DE10159697B4 - Redundant facilities in a process control system - Google Patents

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Abstract

Prozeßsteuersystem zur Kommunikation in einem Prozeßsteuernetz mit einer Vielzahl von redundanten Einrichtungen einer virtuellen I/O-Einrichtung (130), die jeweils eine eindeutige Adresse haben, wobei das Prozeßsteuersystem aufweist: einen Bus (110); eine redundante Haupteinrichtung (120) der virtuellen I/O-Einrichtung (130) mit einer ersten eindeutigen Adresse, die mit dem Bus (110) kommunikativ verbunden ist und so programmiert ist, daß sie Mitteilungen auf dem Bus veröffentlicht, die eine virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, und mit einem Veröffentlichungspuffer (132) und einem Teilnehmerpuffer (134); eine redundante Sekundäreinrichtung (122) der virtuellen I/O-Einrichtung (130) mit einer zweiten eindeutigen Adresse, die mit dem Bus kommunikativ verbunden ist und so programmiert ist, daß sie Mitteilungen auf dem Bus veröffentlicht, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, und mit einem Veröffentlichungspuffer (136) und einem Teilnehmerpuffer (138); und mindestens eine Empfangseinrichtung, die mit dem Bus kommunikativ verbunden ist und so programmiert ist, daß sie auf dem Bus veröffentlichte Mitteilungen, die die virtuelle Veröffentlichungsadresse der virtuellen I/O-Einrichtung aufweisen, verarbeitet; wobei der Bus (110) mit der Haupteinrichtung (120), mit der Sekundäreinrichtung (122) und mit mindestens einer Empfangseinrichtung verbunden ist, und wobei die redundante Haupteinrichtung (120) in einem aktiven Modus arbeitet, in dem die redundante Haupteinrichtung (120) Mitteilungen auf dem Bus (110) für mindestens eine Empfangseinrichtung überträgt, und die redundante Sekundäreinrichtung (122) in einem Reservemodus arbeitet, in dem die Sekundäreinrichtung (122) keine Mitteilungen auf dem Bus überträgt, und wobei der Veröffentlichungspuffer (136) der Sekundäreinrichtung (122) in dem Reservemodus empfangene Mitteilungen der Haupteinrichtung (120) speichert.A process control system for communication in a process control network comprising a plurality of redundant virtual I / O devices (130) each having a unique address, the process control system comprising: a bus (110); a redundant master (120) of the virtual I / O device (130) having a first unique address, communicatively connected to the bus (110) and programmed to publish messages on the bus having a virtual publish address , and having a publication buffer (132) and a subscriber buffer (134); a redundant secondary device (122) of the virtual I / O device (130) having a second unique address communicatively connected to the bus and programmed to publish messages on the bus having the virtual publish address and with a publication buffer (136) and a subscriber buffer (138); and at least one receiving device communicatively connected to the bus and programmed to process messages published on the bus having the virtual publication address of the virtual I / O device; wherein the bus (110) is connected to the main device (120), to the secondary device (122) and to at least one receiving device, and wherein the redundant main device (120) operates in an active mode in which the redundant main device (120) messages transmits on the bus (110) for at least one receiving device, and the redundant secondary device (122) operates in a standby mode in which the secondary device (122) does not transmit messages on the bus, and wherein the publication buffer (136) of the secondary device (122) stores messages of the main facility (120) received in the reserve mode.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Prozeßsteuernetze und genauer ausgedrückt ein Prozesssteuerungssystem und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Implementierung von redundanten Einrichtungen in einem Prozeßsteuernetz.The present invention relates generally to process control networks, and more particularly to a process control system and method and apparatus for implementing redundant devices in a process control network.

Prozesssteuerungsnetze der hier angesprochenen Art und entsprechende Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen in einem Prozeßsteuernetz sind beispielsweise aus der DE 691 24 899 T2 , EP 1 006 423 A1 und WO 98/49621 A1 bekannt.Process control networks of the type discussed here and corresponding methods for implementing redundant devices in a process control network are known, for example, from US Pat DE 691 24 899 T2 . EP 1 006 423 A1 and WO 98/49621 A1 known.

Große Prozesse, wie etwa chemische Prozesse, Prozesse der Erdölverarbeitung und andere Herstellungs- und Raffinerieprozesse enthalten zahlreiche Anlageneinrichtungen, die an verschiedenen Orten angeordnet sind, um Prozeßparameter zu messen und zu steuern, um dadurch die Prozeßregelung auszuführen. Diese Anlageneinrichtungen können beispielsweise Sensoren, wie zum Beispiel Temperatur-, Druck- und Durchflußmengensensoren sowie Steuerelemente, wie zum Beispiel Ventile und Schalter, sein.Large scale processes, such as chemical processes, petroleum processing, and other manufacturing and refining processes, include numerous plant facilities located at various locations to measure and control process parameters to thereby perform process control. These plant devices may be, for example, sensors, such as temperature, pressure and flow rate sensors, as well as controls, such as valves and switches.

In der Vergangenheit wurden auf dem Gebiet der Prozeßsteuerung manuelle Abläufe, wie zum Beispiel das manuelle Ablesen von Pegel- und Druckmeßeinrichtungen, das Drehen von Ventilrädern etc. verwendet, um die Anlageneinrichtungen zur Messung und Steuerung in einem Prozess zu betätigen. Mit dem Beginn des 20. Jahrhunderts begann auf dem Gebiet der Prozeßsteuerung die Verwendung von lokaler pneumatischer Steuerung, wobei lokale pneumatische Steuereinrichtungen, Übertragungseinrichtungen und Ventilpositioniereinrichtungen an verschiedenen Orten innerhalb einer Prozeßanlage plaziert wurden, um die Steuerung von bestimmten Anlagenpositionen zu bewirken. Mit dem Entstehen des Distributed-Control-Systems (DCS) auf Mikroprozessorbasis in den 70er Jahren wurde eine verteilte elektronische Prozeßsteuerung auf dem Gebiet der Prozeßsteuerung vorherrschend.In the past, in the field of process control, manual operations such as manual reading of level and pressure gauges, turning of valve wheels, etc. have been used to operate the equipment for measurement and control in one process. At the beginning of the 20th century, the use of local pneumatic control began in the field of process control, placing local pneumatic controllers, transfer devices and valve positioners at various locations within a process plant to effect control of particular plant locations. With the emergence of the microprocessor-based distributed control system (DCS) in the 1970's, distributed electronic process control in the field of process control has become prevalent.

Bekanntlich enthält DCS einen analogen oder einen digitalen Computer, wie zum Beispiel eine programmierbare logische Steuereinrichtung, die mit zahlreichen elektronischen Überwachungs- und Steuereinrichtungen, wie zum Beispiel elektronischen Sensoren, elektronischen Sendern, Strom-Drucktransducern, Ventilpositioniereinrichtungen etc. verbunden ist, die in einem Prozess angeordnet sind. Der DCS-Computer speichert ein zentralisiertes und häufig kompliziertes Steuer- bzw. Regelungsschema, um die Messung und Steuerung von Einrichtungen innerhalb des Prozesses zu bewirken, und setzt dieses um, um dadurch Prozeßparameter gemäß einem allgemeinen Regelungsplan zu steuern. Der von einem DCS umgesetzte Regelungsplan ist jedoch häufig für den Hersteller der DCS-Steuereinrichtung proprietär, was es wiederum schwierig und kostenaufwendig macht, DCS zu erweitern, zu aktualisieren, neu zu programmieren und zu warten, da der DCS-Lieferant bei der Ausführung jeder dieser Aktivitäten intensiv beteiligt sein muss. Ferner kann die Ausrüstung, die in einem bestimmten DCS verwendet werden kann oder mit diesem verbunden werden kann, auf Grund der proprietären Natur der DCS-Steuereinrichtung und der Tatsache, daß ein Lieferant einer DCS-Steuereinrichtung bestimmte Einrichtungen oder Funktionen von Einrichtungen, die von anderen Anbietern hergestellt werden, möglicherweise nicht unterstützt, eingeschränkt sein.As is well known, DCS includes an analog or a digital computer, such as a programmable logic controller, which interfaces with numerous electronic monitoring and control devices, such as electronic sensors, electronic transmitters, current-pressure transducers, valve positioners, etc., in one process are arranged. The DCS computer stores and implements a centralized and often complicated control scheme to effect measurement and control of equipment within the process, thereby controlling process parameters according to a general control scheme. However, the control plan implemented by a DCS is often proprietary to the manufacturer of the DCS controller, which in turn makes it difficult and expensive to upgrade, update, reprogram, and maintain DCS as the DCS vendor executes each of them Activities must be intensively involved. Further, the equipment that may be used in or connected to a particular DCS may, due to the proprietary nature of the DCS controller and the fact that a supplier of a DCS controller, have certain facilities or functions of equipment other than those of others Vendors may not be supported, may be restricted.

Um einige der Probleme im Zusammenhang mit der Verwendung von proprietären DCSs zu lösen, hat die Prozeßsteuerindustrie eine Anzahl von offenen Standard-Kommunikationsprotokollen entwickelt, darunter beispielsweise das HART®-, PROFIBUS®-, WORLDFIP®-, LONWORKS®-, Device-Net-, und CAN-Protokoll, die es erlauben, von unterschiedlichen Herstellern hergestellte Anlageneinrichtungen zusammen innerhalb desselben Prozeßsteuernetzes zu verwenden. Tatsächlich kann jede Anlageneinrichtung, die mit einem dieser Protokolle übereinstimmt, innerhalb eines Prozesses so verwendet werden, daß sie mit einer DCS-Steuereinrichtung oder einer anderen Steuereinrichtung, welche dieses Protokoll unterstützt, kommuniziert und von dieser gesteuert wird, auch wenn diese Anlageneinrichtungen von einem anderen Hersteller als dem Hersteller der DCS-Steuereinrichtung hergestellt wurde.To solve some of the problems associated with the use of proprietary DCSs, the process control industry has developed a number of standard, open communication protocols including, for example, the HART ® -, PROFIBUS ® - WORLDFIP ® - LONWORKS ® - Device-Net , and CAN protocol, which allow plant equipment manufactured by different manufacturers to be used together within the same process control network. In fact, any equipment that matches one of these protocols can be used within a process to communicate with and be controlled by a DCS controller or other controller supporting that protocol, even if that equipment is from another Manufacturer was manufactured as the manufacturer of the DCS control device.

Darüber hinaus besteht gegenwärtig innerhalb der Prozeßsteuerindustrie die Tendenz, die Prozeßsteuerung zu dezentralisieren und dadurch DCS-Steuereinrichtungen zu vereinfachen oder die Notwendigkeit von DCS-Steuereinrichtungen in hohem Maß zu eliminieren. Die dezentralisierte Steuerung wird dadurch erreicht, daß man Prozeßsteuereinrichtungen, wie zum Beispiel Ventilpositioniereinrichtungen, Übertragungseinrichtungen etc., eine oder mehrere Prozeßsteuerfunktionen ausführen lässt und indem anschließend Daten über eine Busstruktur zur Verwendung durch andere Prozeßsteuereinrichtungen bei der Ausführung von anderen Steuerfunktionen kommuniziert werden. Um diese Steuerfunktionen umzusetzen, enthält jede Prozeßsteuereinrichtung einen Mikroprozessor, der in der Lage ist, eine oder mehrere Steuerfunktionen auszuführen sowie mit anderen Prozeßsteuereinrichtungen unter Verwendung eines offenen Standard-Kommunikationsprotokolls zu kommunizieren. Auf diese Weise können von verschiedenen Herstellern hergestellte Anlageneinrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuernetzes miteinander verbunden werden, so daß sie miteinander kommunizieren und eine oder mehrere Prozeßsteuerfunktionen ausführen, indem sie einen Regelkreis bilden, ohne daß eine DCS-Steuereinrichtung eingreifen muss. Das volldigitale Zweidraht-Busprotokoll, das nun von der Feldbus Foundation vertrieben wird und als FOUNDATIONTM-Feldbus-Protokoll bekannt ist (nachfolgend als ”Feldbus” bezeichnet), ist ein offenes Kommunikationsprotokoll, das es erlaubt, daß von verschiedenen Herstellern hergestellte Einrichtungen über einen Standardbus miteinander zusammenarbeiten und kommunizieren, um eine dezentralisierte Steuerung in einem Prozess zu bewirken.In addition, there is a current tendency within the process control industry to decentralize process control and thereby simplify DCS controllers or eliminate the need for DCS controllers to a high degree. Decentralized control is accomplished by having process controllers, such as valve positioners, transmitters, etc., execute one or more process control functions and then communicating data over a bus structure for use by other process controllers in the execution of other control functions. To implement these control functions, each process controller includes a microprocessor capable of performing one or more control functions as well as communicating with other process controllers using a standard open communication protocol. In this way, plant equipment manufactured by different manufacturers can be interconnected within a process control network so that they communicate with each other and one or more Performing process control functions by forming a control loop without the intervention of a DCS control device. The all-digital two-wire bus protocol, now marketed by the Fieldbus Foundation and known as the FOUNDATION Fieldbus Protocol (hereafter referred to as the "fieldbus"), is an open communication protocol that allows devices manufactured by different manufacturers to operate over one Standard bus work together and communicate to effect a decentralized control in one process.

Der Bus enthält verschiedene Abschnitte oder Segmente, die durch Brückeneinrichtungen, wie zum Beispiel Steuereinrichtungen, getrennt werden. Jedes Segment verbindet eine Untergruppe von Einrichtungen, die mit dem Bus verbunden sind, um die Kommunikation zwischen den Einrichtungen zur Steuerung des Prozesses zu ermöglichen. Die Steuereinrichtungen kommunizieren mit den Einrichtungen in den Segmenten über Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen (I/O). Die I/O-Einrichtungen setzen das in dem Prozeßsteuernetz verwendete Kommunikationsprotokoll um und steuern die Kommunikation zwischen den Steuereinrichtungen und den Einrichtungen in den Segmenten. Obgleich die I/O-Einrichtungen die Kommunikation zwischen den Steuereinrichtungen und den Einrichtungen in den Segmenten erleichtern, wird die Prozeßsteuerung zumindest hinsichtlich der Einrichtungen in einem bestimmten Segment unterbrochen, wenn die I/O-Einrichtung für dieses Segment aus einem beliebigen Grund funktionsunfähig wird.The bus includes various sections or segments that are separated by bridge devices, such as controllers. Each segment connects a subset of devices connected to the bus to facilitate communication between the devices to control the process. The controllers communicate with the devices in the segments via input / output devices (I / O). The I / O devices implement the communication protocol used in the process control network and control the communication between the controllers and the devices in the segments. Although the I / O devices facilitate communication between the controllers and the devices in the segments, if the I / O device for that segment becomes inoperative for any reason, process control is interrupted, at least with respect to the devices in a particular segment.

Die Auswirkungen einer funktionsunfähigen I/O-Einrichtung und der Unterbrechung der Prozeßsteuerung können reduziert werden, indem eine Reserve-I/O-Einrichtung vorgesehen wird, die mit dem Segment verbunden ist und die die Funktion der funktionsunfähigen I/O-Einrichtung übernimmt. Der Übergang von der funktionsunfähigen I/O-Einrichtung auf die Reserve-I/O-Einrichtung ist jedoch nicht nahtlos und eine Unterbrechung der Prozeßsteuerung tritt immer noch auf. Gegenwärtig bekannte Reserve-I/O-Einrichtungen werden nicht mit der aktuellen Information, die in der Haupt-I/O-Einrichtung gespeichert ist, aktualisiert, wie zum Beispiel Stromwerten von Prozeßvariablen, funktioneller Software, die in der I/O-Einrichtung abgelegt sein kann, den Kommunikationsplänen für die Einrichtungen in dem Segment und dergleichen. Auch übernimmt in einigen Implementierungen die Reserve-I/O-Einrichtung nicht automatisch die Steuerung, wenn die Haupt-I/O-Einrichtung funktionsunfähig wird, was zu einer Verzögerung der Ausführung der Prozeßsteuerung führt, bis ein Benutzer die Reserve-I/O-Einrichtung aktiviert. Darüber hinaus sind in einigen Kommunikationsprotokollen, wie zum Beispiel dem Feldbus-Protokoll, die Einrichtungen so konfiguriert, daß sie speziell mit der Haupt-I/O-Einrichtung kommunizieren, und müssen neu konfiguriert werden, damit sie mit der Reserve-I/O-Einrichtung kommunizieren, bevor die Reserve-I/O-Einrichtung die Kommunikation für diese Segmente übernehmen kann. Daher besteht Bedarf für eine redundante Bus-I/O-Einrichtung in Prozeßsteuernetzen, die nahtlos und transparent die Funktionen einer funktionsunfähigen Haupt-I/O-Einrichtung übernimmt, ohne die Implementierung der Prozeßsteuerung in dem Prozeßsteuernetz zu unterbrechen.The effects of a disabled I / O device and the interruption of process control can be reduced by providing a backup I / O device which is connected to the segment and which takes over the function of the inoperative I / O device. However, the transition from the inoperable I / O device to the standby I / O device is not seamless and interruption of process control still occurs. Currently known spare I / O devices are not updated with the current information stored in the main I / O device, such as current values of process variables, functional software stored in the I / O device may be, the communication plans for the devices in the segment, and the like. Also, in some implementations, the backup I / O device does not automatically take over control when the main I / O device becomes inoperative, delaying execution of the process control until a user releases the backup I / O device. Device activated. In addition, in some communication protocols, such as the fieldbus protocol, the devices are configured to communicate specifically with the main I / O device and must be reconfigured to work with the backup I / O device. Device communicate before the reserve I / O device can take over the communication for these segments. Therefore, there is a need for a redundant bus I / O device in process control networks that seamlessly and transparently handles the functions of a malfunctioning main I / O device without interrupting the implementation of process control in the process control network.

Die vorstehende Aufgabe wird gelöst durch das Prozesssteuersystem gemäß Patentanspruch 1, das Verfahren gemäß Patentanspruch 16 und das redundante Einrichtungspaar gemäß Patentanspruch 31.The above object is achieved by the process control system according to claim 1, the method according to claim 16 and the redundant device pair according to claim 31.

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Implementierung von redundanten Einrichtungen in einem Prozeßsteuernetz gerichtet, beispielsweise einem Netz mit verteilten Steuerfunktionen. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung verwenden ein Paar von redundanten Einrichtungen, wie zum Beispiel redundante I/O-Einrichtungen, die mit einem Segment des Busses parallel zueinander und in Reihe zwischen die Steuereinrichtung und Anlageneinrichtungen in dem Segment kommunikativ geschaltet sind. Den redundanten Einrichtungen wird eine virtuelle Veröffentlichungsadresse zugewiesen, welche die eindeutige Adresse einer der redundanten Einrichtungen sein kann, welche bei der Kommunikation über den Bus verwendet wird. Zu jeder Zeit arbeitet eine der redundanten Einrichtungen in einem aktiven Modus und kommuniziert mit den Einrichtungen in dem Prozeßsteuernetz, und die andere redundante Einrichtung arbeitet in einem Reservemodus, in welchem die redundante Einrichtung eine Kommunikationsverbindung mit den Einrichtungen aufrechterhält und Mitteilungen abhört, die von den Einrichtungen übertragen werden und für die redundanten Einrichtungen vorgesehen sind, jedoch nicht auf Mitteilungen von anderen Einrichtungen antwortet, bis die Einrichtung in den Aktivmodus umschaltet. Beide redundanten Einrichtungen übertragen Mitteilungen über den Bus unter Verwendung der virtuellen Veröffentlichungsadresse, so daß ihre Mitteilungen identisch sind und von den Anlageneinrichtungen empfangen und verarbeitet werden, ungeachtet dessen, welche redundante Einrichtung aktiv ist. Die redundanten Einrichtungen sind so konfiguriert, daß sie erfassen, wenn die aktive Einrichtung funktionsunfähig wird oder im Begriff ist, funktionsunfähig zu werden, und die Reserveeinrichtung schaltet automatisch in den aktiven Modus um und kommuniziert mit der Steuereinrichtung und den Anlageneinrichtungen.The present invention is directed to a method and apparatus for implementing redundant devices in a process control network, such as a distributed control functions network. The method and apparatus of the present invention utilize a pair of redundant devices, such as redundant I / O devices, that are communicatively coupled to a segment of the bus in parallel with each other and in series between the controller and equipment in the segment. The redundant devices are assigned a publish virtual address, which may be the unique address of one of the redundant devices used in communication over the bus. At any one time, one of the redundant devices operates in an active mode and communicates with the devices in the process control network, and the other redundant device operates in a backup mode in which the redundant device maintains a communication link with the devices and listens for communications from the devices but are not responsive to messages from other devices until the device switches to the active mode. Both redundant devices transmit messages over the bus using the virtual publication address so that their messages are identical and are received and processed by the equipment, regardless of which redundant device is active. The redundant devices are configured to detect when the active device is inoperative or about to become inoperative, and the backup device automatically switches to active mode and communicates with the controller and the equipment.

Durch Verwendung der virtuellen Veröffentlichungsadresse bei ihrer Kommunikation werden die redundanten Einrichtungen von den anderen Einrichtungen als einzelne virtuelle Einrichtung betrachtet, die kontinuierlich in Kommunikation steht, auch wenn eine der physischen Einrichtungen aus einem beliebigen Grund außer Betrieb genommen wird. Da beide redundanten Einrichtungen Mitteilungen unter Verwendung der virtuellen Veröffentlichungsadresse übertragen, müssen die Anlageneinrichtungen nicht neu programmiert werden, um Mitteilungen mit der Adresse der redundanten Reserveeinrichtung zu empfangen, wenn die Reserveeinrichtung die aktive redundante Einrichtung wird, womit die Unterbrechung der Prozeßsteuerung und der Kommunikation reduziert bzw. eliminiert wird, wenn die aktive redundante Einrichtung betriebsunfähig wird.By using the virtual publication address in their communication, the redundant devices become the others Consider facilities as a single virtual device that is in continuous communication, even if one of the physical devices is taken out of service for any reason. Since both redundant devices transmit messages using the virtual publication address, the equipment need not be reprogrammed to receive messages with the address of the redundant backup device when the backup device becomes the active redundant device, thus reducing or eliminating the interruption of process control and communication is eliminated when the active redundant device becomes inoperative.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat jede Einrichtung einschließlich der redundanten Einrichtungen einen Veröffentlichungspuffer zum Speichern von Mitteilungen, die über den Bus zu übertragen sind, und einen Teilnehmerpuffer zum Speichern von Mitteilungen, die von anderen Einrichtungen empfangen werden. Die in dem Reservemodus arbeitende redundante Einrichtung empfängt in ihrem Teilnehmerpuffer Mitteilungen, die von anderen Einrichtungen veröffentlicht wurden und für die virtuelle Einrichtung vorgesehen sind. Darüber hinaus empfängt die redundante Reserveeinrichtung Mitteilungen, die von der aktiven redundanten Einrichtung über den Bus übertragen wurden, und speichert diese Mitteilungen in ihrem Veröffentlichungspuffer. Durch Verarbeitung und Speicherung der Mitteilungen in dieser Art hat die redundante Reserveeinrichtung die aktuelle Information, die erforderlich ist, als aktive redundante Einrichtung unmittelbar ohne Eingreifen des Benutzers oder des Systems zum Neuprogrammieren der redundanten Reserveeinrichtung mit gegenwärtiger Information aktiv zu werden.According to one aspect of the present invention, each device including the redundant devices has a publishing buffer for storing messages to be transmitted over the bus and a subscriber buffer for storing messages received from other devices. The backup mode redundant device receives in its subscriber buffer messages published by other devices intended for the virtual device. In addition, the redundant backup device receives messages transmitted from the active redundant device over the bus and stores those messages in its release buffer. By processing and storing the messages in this manner, the redundant backup device has the current information required to become active as an active redundant device immediately without user intervention or system reprogramming the redundant backup device with current information.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erfassen die redundanten Einrichtungen, daß sie ein Teil eines redundanten Paares sind, und zwar basierend auf ihren physischen Verbindungen mit dem Bus und miteinander. In einer alternativen Ausführungsform sind die redundanten Einrichtungen über eine direkte Kommunikationsverbindung, die außerhalb des Busses verläuft, miteinander kommunikativ verbunden. Die redundanten Einrichtungen können Statusinformationen, Prozeßdaten, Alarmmitteilungen und dergleichen über die Kommunikationsverbindung austauschen. Alternativ können die redundanten Einrichtungen so konfiguriert sein, daß sie den Verbindungsanschluß oder Slot oder die Konfiguration des Verbindungsanschlusses oder Slots erfassen, an welchen die redundanten Einrichtungen angeordnet sind, und dadurch feststellen, daß sie ein Teil eines Paares von redundanten Einrichtungen sind und daß sie entweder die aktive redundante Einrichtung oder die redundante Reserveeinrichtung sind. Mit dieser Konfiguration können betriebsunfähige redundante Einrichtungen ersetzt werden, wobei die redundante Ersatzeinrichtung als Teil der virtuellen Einrichtung betriebsfähig wird, ohne daß es erforderlich ist, die redundante Einrichtung neu zu konfigurieren, so daß sie als Teil des redundanten Einrichtungspaares arbeiten kann.In accordance with another aspect of the present invention, the redundant devices detect that they are part of a redundant pair based on their physical connections to the bus and each other. In an alternative embodiment, the redundant devices are communicatively coupled to each other via a direct communication link that extends outside the bus. The redundant devices may exchange status information, process data, alarm messages, and the like over the communication link. Alternatively, the redundant devices may be configured to sense the connection port or slot or configuration of the connection port or slot to which the redundant devices are located, thereby determining that they are part of a pair of redundant devices and that they either the active redundant device or the redundant backup device are. With this configuration, inoperative redundant devices may be replaced, the redundant substitute becoming operational as part of the virtual device without the need to reconfigure the redundant device so that it can operate as part of the redundant device pair.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können die anderen Einrichtungen in dem System, wie zum Beispiel eine Host-Einrichtung, die eine Benutzerschnittstelle und eine Grafikanzeige umfaßt, so konfiguriert werden, daß sie die Konfiguration der Verbindungsanschlüsse oder Slots für die redundanten Einrichtungen und die Verbindungen der Einrichtungen zu diesen erfassen. Nach dem Erfassen kann die Host-Einrichtung die Grafikanzeige mit Informationen formatieren, welche die Anwesenheit der redundanten Einrichtungen, den Betriebsmodus jeder der redundanten Einrichtungen, den Betriebsstatus der redundanten Einrichtungen und dergleichen darstellen.According to another aspect of the present invention, the other devices in the system, such as a host device that includes a user interface and a graphics display, may be configured to control the configuration of the connection ports or slots for the redundant devices and the connections of facilities to these. Upon detection, the host device may format the graphics display with information representing the presence of the redundant devices, the operating mode of each of the redundant devices, the operating status of the redundant devices, and the like.

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Durchschnittsfachmann anhand der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich.The features and advantages of the invention will become apparent to those skilled in the art upon reference to the detailed description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Prozeßsteuernetzes unter Verwendung des Feldbus-Protokolls; 1 Fig. 10 is a schematic block diagram of a process control network using the fieldbus protocol;

2 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Feldbus-Einrichtung, die drei Funktionsblöcke aufweist; 2 Fig. 10 is a schematic block diagram of a field bus device having three functional blocks;

3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Funktionsblöcke innerhalb einiger Einrichtungen des Prozeßsteuernetzes in 1 darstellt; 3 is a schematic block diagram illustrating the functional blocks within some devices of the process control network in FIG 1 represents;

4 ist die schematische Darstellung eines Regelkreises als typischer Prozeßregelkreis innerhalb des Prozeßsteuernetzes in 1; 4 is the schematic representation of a control loop as a typical process control loop within the process control network in 1 ;

5 ist ein Zeitablaufdiagramm für einen Makrozyklus eines Segments des Busses des Prozeßsteuernetzes in 1; 5 is a timing diagram for a macrocycle of a segment of the bus of the process control network in 1 ;

6 ist ein schematisches funktionelles Blockdiagramm eines Prozeßsteuernetzes, das redundante Bus-I/O-Einrichtungen enthält; 6 Fig. 10 is a schematic functional block diagram of a process control network including redundant bus I / O devices;

7 ist ein schematisches Blockdiagramm des Prozeßsteuernetzes in 6; und 7 is a schematic block diagram of the process control network in 6 ; and

8 ist eine schematische Darstellung der Backplane zur Implementierung der redundanten Bus-I/O-Einrichtungen in 6. 8th is a schematic representation of the backplane for implementing the redundant bus I / O devices in 6 ,

Die redundanten Einrichtungen gemäß vorliegender Erfindung werden im Detail im Zusammenhang mit einem Prozeßsteuernetz beschrieben, das Prozeßsteuerfunktionen in dezentralisierter oder verteilter Weise unter Verwendung eines Satzes von Feldbus-Einrichtungen implementiert. Es sei jedoch angemerkt, daß die redundanten Einrichtungen gemäß vorliegender Erfindung mit Prozeßsteuernetzen verwendet werden können, die verteilte Steuerfunktionen unter Verwendung von anderen Arten von Anlageneinrichtungen und Kommunikationsprotokollen ausführen, einschließlich Protokollen, die nicht auf Zweidraht-Bussystemen basieren, und Protokollen, die nur analoge oder sowohl analoge als auch digitale Kommunikation unterstützen. So können beispielsweise die redundanten Einrichtungen gemäß vorliegender Erfindung in einem Prozeßsteuernetz verwendet werden, das verteilte Steuerfunktionen ausführt, auch wenn dieses Prozeßsteuernetz HART- oder PROFIBUS-Kommunikationsprotokolle etc. oder beliebige andere Kommunikationsprotokolle verwendet, die gegenwärtig vorhanden sind oder in der Zukunft entwickelt werden. Ferner können die redundanten Einrichtungen gemäß vorliegender Erfindung auch mit Standardprozeßsteuernetzen verwendet werden, welche keine verteilten Steuerfunktionen ausführen, wie zum Beispiel HART-Netze etc., und können mit jeder gewünschten Prozeßsteuereinrichtung verwendet werden, einschließlich Ventilen, Positioniereinrichtungen, Übertragungseinrichtungen etc. The redundant devices of the present invention will be described in detail in the context of a process control network that implements process control functions in a decentralized or distributed manner using a set of fieldbus devices. It should be noted, however, that the redundant devices of the present invention may be used with process control networks that perform distributed control functions using other types of equipment and communication protocols, including protocols not based on two-wire bus systems, and protocols that use only analog or support both analog and digital communication. For example, the redundant devices of the present invention can be used in a process control network that performs distributed control functions, even if that process control network uses HART or PROFIBUS communication protocols, etc., or any other communication protocols currently in existence or developed in the future. Further, the redundant devices of the present invention may also be used with standard process control networks that do not perform distributed control functions, such as HART grids, etc., and may be used with any desired process control device, including valves, positioning devices, transmission devices, etc.

Bevor die Details der redundanten Einrichtungen gemäß vorliegender Erfindung erörtert werden, werden allgemein das Feldbus-Protokoll, gemäß diesem Protokoll konfigurierte Anlageneinrichtungen (auch als Feldgeräte oder -einrichtungen bekannt und/oder bezeichnet) und die Art, in der die Kommunikation in einem Prozeßsteuernetz abläuft, welches das Feldbus-Protokoll verwendet, beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß das Feldbus-Protokoll zwar ein relativ neues volldigitales Kommunikationsprotokoll ist, das zur Verwendung in Prozeßsteuernetzen entwickelt wurde, dieses Protokoll jedoch nach dem Stand der Technik bekannt ist und in zahlreichen Artikeln, Broschüren und technischen Beschreibungen, die unter anderem von der Feldbus-Foundation, einer gemeinnützigen Organisation mit Hauptsitz in Austin/Texas, veröffentlicht, verteilt und zur Verfügung gestellt werden, im Detail beschrieben ist. Insbesondere ist das Feldbus-Protokoll und die Art der Kommunikation und der Datenspeicherung mit bzw. in Einrichtungen, die das Feldbus-Protokoll verwenden, im Detail in den Handbüchern von der Feldbus-Foundation beschrieben, die den Titel Communications Technical Specification und User Layer Technical Specification tragen, die hiermit ausdrücklich durch Bezugnahme in vollem Umfang eingeschlossen werden.Before discussing the details of the redundant devices of the present invention, generally the fieldbus protocol, plant devices (also known and / or referred to as field devices or devices) configured in accordance with this protocol, and the manner in which communication occurs in a process control network, which uses the fieldbus protocol described. It should be understood, however, that although the fieldbus protocol is a relatively new fully digital communication protocol developed for use in process control networks, this protocol is well known in the art and is described in numerous articles, brochures, and technical descriptions, inter alia The Fieldbus Foundation, a nonprofit organization headquartered in Austin, Texas, is published, distributed and made available, described in detail. In particular, the fieldbus protocol and the type of communication and data storage with devices using the fieldbus protocol is described in detail in the Fieldbus Foundation manuals titled Communications Technical Specification and User Layer Technical Specification which are hereby expressly incorporated by reference in their entirety.

Das Feldbus-Protokoll ist ein volldigitales serielles Zweiwegekommunikationsprotokoll, das eine standardisierte physische Schnittstelle zu einer Zweidrahtschleife beziehungsweise einem Bus bildet, welcher Anlagengeräte, wie zum Beispiel Sensoren, Aktuatoren, Steuereinrichtungen, Ventile etc. miteinander verbindet, die in einer Instrumentenanordnung oder einer Prozeßsteuerumgebung beispielsweise einer Fabrik oder einer Anlage angeordnet sind. Das Feldbus-Protokoll ergibt tatsächlich ein lokales Netz für Anlageninstrumente (Anlageneinrichtungen) innerhalb einer Prozeßanlage, welches diese Anlageneinrichtungen in die Lage versetzt, Steuerfunktionen an über einen Prozess verteilten Orten auszuführen und vor und nach der Ausführung dieser Steuerfunktionen miteinander zu kommunizieren, um eine Gesamtsteuerstrategie umzusetzen. Da das Feldbus-Protokoll es ermöglicht, Steuerfunktionen über ein gesamtes Prozeßsteuernetz zu verteilen, reduziert es die Kompliziertheit einer zentralisierten Prozeßsteuereinrichtung, die typischerweise zu einem DCS gehört, oder macht diese vollständig überflüssig.The fieldbus protocol is a full digital serial two-way communication protocol that provides a standardized physical interface to a two-wire loop or bus that interconnects equipment such as sensors, actuators, controllers, valves, etc. that are used in an instrumentation or process control environment, for example Factory or a plant are arranged. The fieldbus protocol actually provides a local area network for plant equipment within a process plant, which enables those plant facilities to perform control functions at distributed locations over a process and to communicate with each other before and after execution of those control functions to implement an overall control strategy , Because the fieldbus protocol allows control functions to be distributed across an entire process control network, it reduces or eliminates the complexity of a centralized process controller, which typically belongs to a DCS.

Wie 1 zeigt, kann ein Prozeßsteuernetz 10, welches das Feldbus-Protokoll verwendet, einen Host 12 enthalten, der mit einer Anzahl von anderen Einrichtungen, wie zum Beispiel einem Programmlogikcontroller (PLC) 13, einer Anzahl von Steuergeräten 14, einer weiteren Hosteinrichtung 15 und einer Gruppe von Anlageneinrichtungen 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 und 32 über eine Zweidraht-Feldbusschleife oder einen Bus 34 verbunden ist. Das Netz 10 kann ferner weitere Einrichtungen enthalten, wie zum Beispiel einen Busmonitor 35, der den Bus 34 konstant überwacht und Kommunikations- und Diagnoseinformationen sammelt, die zum Bewerten der Leistung des Netzes verwendet werden. Der Bus 34 enthält verschiedene Abschnitte oder Segmente 34a, 34b und 34c, die durch Brückeneinrichtungen 30 und 32 getrennt sind, bei welchen es sich um Steuergeräte handeln kann. Jeder der Abschnitte 34a, 34b und 34c verbindet eine Untergruppe von Einrichtungen, die mit dem Bus 34 verbunden sind, um die Kommunikation zwischen den Einrichtungen in der nachfolgend beschriebenen Weise zu ermöglichen. Selbstverständlich dient das Netz von 1 nur der Erläuterung und es gibt viele andere Arten, wie ein Prozeßsteuernetz unter Verwendung des Feldbus-Protokolls konfiguriert werden kann. Typischerweise ist in einer der Einrichtungen, wie zum Beispiel dem Hast 12, eine Konfigurationseinrichtung angeordnet, die für das Einrichten oder die Konfiguration jeder der Einrichtungen verantwortlich ist (bei welchen es sich insofern um ”intelligente” Einrichtungen handelt, als sie jeweils einen Mikroprozessor enthalten, der in der Lage ist, Kommunikationsfunktionen und in einigen Fällen Steuerfunktionen auszuführen), sowie dafür, zu erkennen, wenn neue Anlageneinrichtungen an den Bus 34 angeschlossen werden, wenn Anlageneinrichtungen von dem Bus 34 entfernt werden, um einige der von den Anlageneinrichtungen 16 bis 32 erzeugten Daten zu erfassen und um eine Schnittstelle mit einem oder mehreren Benutzerterminals zu bilden, die in dem Host 12 angeordnet sein können oder in jeder anderen mit dem Host 12 in beliebiger Weise verbundenen Einrichtung angeordnet sein können.As 1 can show a process control network 10 using the fieldbus protocol, a host 12 included with a number of other devices, such as a program logic controller (PLC). 13 , a number of control devices 14 , another host device 15 and a group of facility facilities 16 . 18 . 20 . 22 . 24 . 26 . 28 . 30 and 32 via a two-wire fieldbus loop or a bus 34 connected is. The network 10 may also include other facilities, such as a bus monitor 35 who is the bus 34 constantly monitors and collects communication and diagnostic information used to evaluate the performance of the network. The bus 34 contains different sections or segments 34a . 34b and 34c passing through bridge facilities 30 and 32 are separated, which may be control units. Each of the sections 34a . 34b and 34c connects a subset of facilities to the bus 34 are connected to allow communication between the devices in the manner described below. Of course, the network of 1 for illustrative purposes only, and there are many other ways a process control network can be configured using the fieldbus protocol. Typically, in one of the facilities, such as the hurry 12 , a configuration device that is responsible for setting up or configuring each of the devices (which are "smart" devices in that they each include a microprocessor capable of performing communication functions and, in some cases, control functions ), as well as to recognize when new plant equipment to the bus 34 be connected when plant equipment from the bus 34 to be removed some of the facilities 16 to 32 captured data and to interface with one or more user terminals located in the host 12 can be arranged or in any other with the host 12 may be arranged in any manner connected device.

Der Bus 34 unterstützt beziehungsweise erlaubt eine rein digitale Zweiwegekommunikation und kann ferner ein Leistungssignal zu einer oder zu allen mit ihm verbundenen Einrichtungen abgeben, wie zum Beispiel die Anlageneinrichtungen 16 bis 32. Alternativ können alle beziehungsweise einige der Einrichtungen 12 bis 32 ihre eigene Leistungsversorgung haben oder können mit einer externen Leistungsversorgung über separate Leitungen (nicht dargestellt) verbunden sein. Während in 1 die Einrichtungen 12 bis 32 so dargestellt sind, daß sie mit dem Bus 34 in einer Standardbusverbindung verbunden sind, bei der mehrere Einrichtungen mit demselben Leitungspaar verbunden sind, das die Bussegmente 34a, 34b und 34c bildet, erlaubt das Feldbus-Protokoll andere Einrichtungs-/Verdrahtungstopologien, darunter Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, bei welchen jede Einrichtung über ein separates Zweidrahtpaar (ähnlich einem typischen analogen 4–20 mA DCS-System) mit einer Steuereinrichtung oder einem Host verbunden ist, und eine Baum- oder ”Stich”-Verbindung, bei der jede Einrichtung mit einem gemeinsamen Punkt in einem Zweidrahtbus versehen ist, bei dem es sich beispielsweise um einen Schaltkasten oder einen Anschlußbereich in einer der Anlageneinrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuernetzes handeln kann.The bus 34 supports or allows purely digital two-way communication and may also provide a power signal to or to all devices connected to it, such as the equipment 16 to 32 , Alternatively, all or some of the facilities 12 to 32 have their own power supply or may be connected to an external power supply via separate lines (not shown). While in 1 the facilities 12 to 32 are shown as being with the bus 34 are connected in a standard bus connection in which a plurality of devices are connected to the same pair of lines that the bus segments 34a . 34b and 34c The Fieldbus protocol allows other device / wiring topologies, including point-to-point connections, in which each device is connected to a controller or host via a separate two-wire pair (similar to a typical 4-20 mA analog DCS system) and a tree or "stab" connection, where each device is provided with a common point in a two-wire bus, which may be, for example, a switch box or a docking area in one of the plant devices within a process control network.

Gemäß dem Feldbus-Protokoll können Daten über die verschiedenen Bussegmente 34a, 34b und 34c mit derselben oder mit unterschiedlichen Kommunikationsbaudraten oder Geschwindigkeiten gesendet werden. Beispielsweise bietet das Feldbus-Protokoll eine 31,25 Kbit/s-Kommunikationsgeschwindigkeit (H1), die in der Darstellung von den Bussegmenten 34b und 34c in 1 verwendet wird, sowie höhere Kommunikationsgeschwindigkeiten (H2), die typischerweise für eine fortschrittliche Prozeßsteuerung, ferngesteuerte Eingabe/Ausgabe und Hochgeschwindigkeitsanlagenautomatisierungsanwendungen verwendet wird und in der Darstellung von dem Bussegment 34a in 1 verwendet wird. Entsprechend können Daten über die Bussegmente 34a, 34b und 34c gemäß dem Feldbus-Protokoll unter Verwendung einer Signalgebung im Spannungsmodus oder im Strommodus gesendet werden. Selbstverständlich ist die maximale Länge der Segmente des Busses 34 nicht streng beschränkt, sondern wird durch die Kommunikationsgeschwindigkeit, Kabelart, Drahtstärke, Busleistungsoption etc. dieses Abschnitts bestimmt.According to the fieldbus protocol, data about the different bus segments 34a . 34b and 34c with the same or different communication baud rates or speeds. For example, the fieldbus protocol provides a 31.25 Kbps communication speed (H1), which is represented by the bus segments 34b and 34c in 1 and higher communication speeds (H2) typically used for advanced process control, remote I / O, and high-speed automation applications, and in the representation of the bus segment 34a in 1 is used. Accordingly, data about the bus segments 34a . 34b and 34c according to the fieldbus protocol using signaling in voltage mode or in current mode. Of course, the maximum length of the segments of the bus 34 not strictly limited, but is determined by the communication speed, cable type, wire size, bus performance option etc. of this section.

Das Feldbus-Protokoll teilt die Einrichtungen, die mit dem Bus 34 verbunden werden können, in drei Kategorien ein, nämlich Basiseinrichtungen, Link-Mastereinrichtungen und Brückeneinrichtungen. Basiseinrichtungen (wie zum Beispiel die Einrichtungen 18, 20, 24 und 28 in 1) können kommunizieren, das heißt Kommunikationssignale in den Bus 34 senden und von diesem empfangen, sind jedoch nicht in der Lage, die Abfolge oder Zeitgebung der Kommunikation zu steuern, die auf dem Bus 34 abläuft. Link-Mastereinrichtungen (wie zum Beispiel die Einrichtungen 16, 22 und 26 sowie der Host 12 in 1) sind Einrichtungen, die über den Bus 34 kommunizieren und in der Lage sind, den Fluß und die Zeitgebung der Kommunikationssignale auf dem Bus 34 zu steuern. Brückeneinrichtungen (wie zum Beispiel die Einrichtungen 30 und 32 in 1) sind Einrichtungen, die so konfiguriert sind, daß sie über einzelne Segmente oder Zweige eines Feldbus-Busses kommunizieren und diese miteinander verbinden, um größere Prozeßsteuernetze zu bilden. Auf Wunsch können Brückeneinrichtungen eine Umwandlung zwischen unterschiedlichen Datengeschwindigkeiten und/oder unterschiedlichen Datensignalisierungsformaten durchführen, die auf den verschiedenen Segmenten des Busses 34 verwendet werden, können zwischen den Segmenten des Busses 34 laufende Signale verstärken, können die zwischen den verschiedenen Segmenten des Busses 34 fließenden Signale filtern und nur diejenigen Signale weiterleiten, die für den Empfang durch eine Einrichtung in einem der Bussegmente bestimmt sind, mit dem die Brücke verbunden ist, und/oder können andere Aktionen durchführen, die zum Verbinden verschiedener Segmente des Busses 34 erforderlich sind. Brückeneinrichtungen, die Bussegmente verbinden, die mit verschiedenen Geschwindigkeiten arbeiten, müssen Link-Masterfähigkeiten auf der Seite des Segments mit niederer Geschwindigkeit der Brücke haben. Die Hosts 12 und 15, der PLC 13 und die Steuereinrichtungen 14 können eine beliebige Art einer Feldbuseinrichtung sein, sind jedoch typischerweise Link-Mastereinrichtungen.The fieldbus protocol shares the facilities with the bus 34 can be connected in three categories, namely base facilities, link masters and bridge facilities. Basic facilities (such as the facilities 18 . 20 . 24 and 28 in 1 ) can communicate, that is communication signals in the bus 34 however, they are not able to control the sequence or timing of communication on the bus 34 expires. Link master devices (such as the facilities 16 . 22 and 26 as well as the host 12 in 1 ) are facilities that are over the bus 34 communicate and are able to control the flow and timing of the communication signals on the bus 34 to control. Bridge equipment (such as the facilities 30 and 32 in 1 ) are devices that are configured to communicate over and connect individual segments or branches of a fieldbus bus to form larger process control networks. If desired, bridge devices may perform a conversion between different data rates and / or different data signaling formats that are present on the different segments of the bus 34 can be used between the segments of the bus 34 amplify ongoing signals that can be between the various segments of the bus 34 filter floating signals and pass only those signals destined for reception by a device in one of the bus segments to which the bridge is connected, and / or can perform other actions for connecting different segments of the bus 34 required are. Bridge devices connecting bus segments operating at different speeds must have link master capabilities on the side of the low speed segment of the bridge. The hosts 12 and 15 , the PLC 13 and the controllers 14 may be any type of fieldbus device, but are typically link master devices.

Jede der Einrichtungen 12 bis 32 ist in der Lage, über den Bus 34 zu kommunizieren, und kann fähig sein, unabhängig eine oder mehrere Prozeßsteuerfunktionen unter Verwendung von Daten, die von der Einrichtung, von dem Prozess oder von einer anderen Einrichtung über Kommunikationssignale auf dem Bus 34 erhalten werden, auszuführen. Feldbuseinrichtungen sind daher in der Lage, Abschnitte einer Gesamtregelungsstrategie direkt umzusetzen, was in der Vergangenheit durch eine zentralisierte digitale Steuereinrichtung eines DCS ausgeführt wurde. Zur Durchführung von Steuerfunktionen enthält jede Feldbuseinrichtung einen oder mehrere standardisierte ”Blöcke”, die in einem Mikroprozessor innerhalb der Einrichtung implementiert sind. Insbesondere enthält jede Feldbuseinrichtung einen Ressourcenblock und kann null oder mehr Funktionsblöcke und null oder mehr Transducerblöcke enthalten. Diese Blöcke werden als Blockobjekte bezeichnet.Each of the facilities 12 to 32 is able to over the bus 34 and may be capable of independently performing one or more process control functions using data received from the device, from the process or from another device via communication signals on the bus 34 to be carried out. Fieldbus devices are therefore able to directly implement portions of an overall control strategy, which in the past has been performed by a centralized digital controller of a DCS. To perform control functions, each fieldbus device includes one or more standardized "blocks" implemented in a microprocessor within the device. In particular, each fieldbus device includes one Resource block and may contain zero or more function blocks and zero or more transducer blocks. These blocks are called block objects.

Ein Ressourcenblock speichert und kommuniziert einrichtungsspezifische Daten, die zu einigen der Merkmale einer Feldbuseinrichtung gehören, darunter beispielsweise den Einrichtungstyp, die Angabe der Einrichtungsrevision und Angaben, wo andere einrichtungsspezifische Informationen innerhalb eines Speichers der Einrichtung erhalten werden können. Während unterschiedliche Einrichtungshersteller unterschiedliche Arten von Daten in dem Ressourcenblock einer Anlageneinrichtung speichern können, enthält jede Anlageneinrichtung, die dem Feldbus-Protokoll entspricht, einen Ressourcenblock, der einige Daten speichert.A resource block stores and communicates device-specific data associated with some of the features of a fieldbus device, including, for example, the device type, the device revision indication, and indications of where other device-specific information can be obtained within a memory of the device. While different device manufacturers can store different types of data in the asset block of a facility, each facility corresponding to the fieldbus protocol contains a resource block that stores some data.

Ein Funktionsblock definiert und implementiert eine Eingabefunktion, eine Ausgabefunktion oder eine Steuerfunktion, die zu der Anlageneinrichtung gehört, und somit werden Funktionsblöcke allgemein als Eingabe-/Ausgabe- und Steuerfunktionsblöcke bezeichnet. Andere Kategorien von Funktionsblöcken, wie zum Beispiel Hybridfunktionsblöcke, können jedoch vorhanden sein oder in Zukunft entwickelt werden. Jeder Eingabe- oder Ausgabefunktionsblock erzeugt mindestens eine Prozeßsteuereingabe (wie zum Beispiel eine Prozeßvariable von einer Prozeßmeßeinrichtung) oder eine Prozeßsteuerausgabe (wie zum Beispiel eine Ventilposition, die zu einer Betätigungseinrichtung gesendet wird), während jeder Steuerfunktionsblock einen Algorithmus verwendet (der proprietärer Natur sein kann), um eine oder mehrere Prozeßausgaben aus einer oder mehreren Prozeßeingaben und Steuereingaben zu erzeugen. Beispiele für Standardfunktionsblöcke schließen Funktionsblöcke für analoge Eingabe (AI), analoge Ausgabe (AO), Vorspannungen (B), Steuerauswahl (CS), diskrete Eingabe (DI), diskrete Ausgabe (DO), manuelles Laden (ML), Proportional/Derivativ/PD), Proportional/Integral/Derivativ (PID), Verhältnis (RA) und Signalauswahl (SS) ein. Andere Arten von Funktionsblöcken sind jedoch vorhanden und neue Arten von Funktionsblöcken können bestimmt oder erstellt werden, um in der Feldbusumgebung zu arbeiten.A function block defines and implements an input function, an output function, or a control function associated with the equipment, and thus function blocks are generally referred to as input / output and control function blocks. However, other categories of function blocks, such as hybrid function blocks, may be present or developed in the future. Each input or output function block generates at least one process control input (such as a process variable from a process measuring device) or a process control output (such as a valve position sent to an actuator), while each control function block uses an algorithm (which may be proprietary). to generate one or more process outputs from one or more process inputs and control inputs. Examples of standard function blocks include Analog Input (AI), Analog Output (AO), Bias (B), Control Selection (CS), Discrete Input (DI), Discrete Output (DO), Manual Load (ML), Proportional / Derivative / PD), Proportional / Integral / Derivative (PID), Ratio (RA) and Signal Selection (SS). However, other types of function blocks are present and new types of function blocks can be determined or created to operate in the fieldbus environment.

Ein Transducerblock verbindet die Eingaben und Ausgaben eines Funktionsblocks mit lokalen Hardwareeinrichtungen, wie zum Beispiel Sensoren und Betätigungseinrichtungen, um es zu ermöglichen, daß Funktionsblöcke die Ausgaben von lokalen Sensoren lesen und lokale Einrichtungen anweisen, eine oder mehrere Funktionen auszuführen, wie zum Beispiel ein Ventilelement zu bewegen. Transducerblöcke enthalten typischerweise Informationen, die erforderlich sind, um von einer lokalen Einrichtung gelieferte Signale zu interpretieren und um ordnungsgemäß lokale Hardwareeinrichtungen zu steuern, darunter beispielsweise Informationen, die die Art der lokalen Einrichtung angeben, Kalibrierungsinformationen, die zu einer lokalen Einrichtung gehören, etc. Ein einzelner Transducerblock ist typischerweise jedem Eingabe- oder Ausgabefunktionsblock zugeordnet.A transducer block connects the inputs and outputs of a functional block to local hardware devices, such as sensors and actuators, to allow function blocks to read the outputs from local sensors and instruct local devices to perform one or more functions, such as a valve element move. Transducer blocks typically contain information necessary to interpret signals supplied by a local device and to properly control local hardware devices, including, for example, information indicating the nature of the local device, calibration information associated with a local device, etc. single transducer block is typically associated with each input or output function block.

Die meisten Funktionsblöcke sind in der Lage, Alarm- oder Ereignisanzeigen auf der Basis von vorbestimmten Kriterien zu erzeugen und sind in der Lage, in verschiedenen Modi unterschiedlich zu arbeiten. Allgemein ausgedrückt können Funktionsblöcke in einem Automatikmodus arbeiten, in dem beispielsweise der Algorithmus eines Funktionsblocks automatisch arbeitet; in einem Operatormodus, in dem die Eingabe oder Ausgabe beispielsweise eines Funktionsblockes manuell gesteuert wird; in einem Betriebsunfähigkeitsmodus, in dem der Block nicht arbeitet; in einem Kaskadenmodus, in dem die Operation des Blockes von der Ausgabe eines anderen Blockes beeinflußt (beziehungsweise bestimmt wird); und in einem oder mehreren Fernsteuermodi, in dem ein entfernter Computer den Modus des Blockes bestimmt. Andere Betriebsmodi sind jedoch in dem Feldbus-Protokoll vorhanden.Most functional blocks are capable of generating alarm or event indications based on predetermined criteria and are capable of operating differently in different modes. Generally speaking, function blocks may operate in an automatic mode in which, for example, the algorithm of a function block operates automatically; in an operator mode in which the input or output of, for example, a function block is manually controlled; in an inoperability mode where the block is not working; in a cascade mode, in which the operation of the block is affected (or determined) by the output of another block; and in one or more remote control modes in which a remote computer determines the mode of the block. Other modes of operation, however, exist in the fieldbus protocol.

Es ist von Bedeutung, daß jeder Block in der Lage ist, mit anderen Blöcken in der gleichen oder in anderen Anlageneinrichtungen über den Feldbus-Bus 34 unter Verwendung von Standardmitteilungsformaten zu kommunizieren, die durch das Feldbus-Protokoll definiert sind. Als Resultat können Kombinationen von Funktionsblöcken (in der gleichen oder in verschiedenen Einrichtungen) miteinander kommunizieren, um eine oder mehrere dezentralisierte Regelkreise zu bilden. So kann beispielsweise ein PID-Funktionsblock in einer Anlageneinrichtung über den Bus 34 so verbunden sein, daß er eine Ausgabe eines AI-Funktionsblocks in einer zweiten Anlageneinrichtung empfängt, um Daten an einen AO-Funktionsblock in einer dritten Anlageneinrichtung auszugeben und eine Ausgabe eines AO-Funktionsblocks als Rückmeldung zu empfangen, um einen Prozeßregelkreis getrennt von und neben einer DCS-Steuereinrichtung zu bilden. Auf diese Weise verlegen Kombinationen von Funktionsblöcken Steuerfunktionen aus einer zentralisierten DCS-Umgebung, was es Multifunktions-DCS-Steuereinrichtungen erlaubt, Überwachungs- oder Koordinierungsfunktionen auszuführen, oder sie völlig überflüssig macht. Ferner bieten Funktionsblöcke eine graphische, blockorientierte Struktur zur einfachen Konfiguration eines Prozesses und ermöglichen die Verteilung von Funktionen unter Anlageneinrichtungen von verschiedenen Lieferanten, da diese Blöcke ein konsistentes Kommunikationsprotokoll nutzen.It is important that each block is capable of communicating with other blocks in the same or different plant devices via the field bus bus 34 communicate using standard message formats defined by the fieldbus protocol. As a result, combinations of functional blocks (in the same or different devices) can communicate with each other to form one or more decentralized control loops. For example, a PID function block in a facility may be over the bus 34 be so connected as to receive an output of an AI function block in a second facility to output data to an AO function block in a third facility and receive an output of an AO function block as feedback to a process control circuit separate from and adjacent to one Form DCS controller. In this way, combinations of function blocks relocate control functions from a centralized DCS environment, allowing multifunction DCS controllers to perform monitoring or coordination functions, or render them completely redundant. Furthermore, function blocks provide a graphical, block-oriented structure for easy configuration of a process and allow the distribution of functions among equipment from different suppliers as these blocks use a consistent communication protocol.

Während die hier erörterten Blockobjekte im Kontext des Feldbus-Protokolls als ”Funktionsblöcke” bezeichnet werden, ist es dem Durchschnittsfachmann offenbar, daß Prozeßsteuernetze, die andere Kommunikationsprotokolle verwenden, Prozeßfunktionsmodule enthalten, die den beschriebenen Funktionsblöcken analog sind. Obgleich sich die Beispiele in der folgenden Offenbarung auf das Feldbus-Protokoll konzentrieren, ist die vorliegende Erfindung somit in Netzen verwendbar, die andere Kommunikationsprotokolle verwenden, und ist nicht auf Prozeßsteuernetze unter Verwendung des Feldbus-Protokolles beschränkt.While the block objects discussed here in the context of the fieldbus protocol as "function blocks" It will be apparent to one of ordinary skill in the art that process control networks that use other communication protocols include process function modules that are analogous to the functional blocks described. Thus, while the examples in the following disclosure focus on the fieldbus protocol, the present invention is useful in networks that use other communication protocols and is not limited to process control networks using the fieldbus protocol.

Zusätzlich dazu, daß sie Blockobjekte enthält und implementiert, enthält jede Anlageneinrichtung ein oder mehrere andere Objekte, einschließlich Verbindungsobjekte, Trendobjekte, Alarmobjekte und Betrachtungsobjekte. Verbindungsobjekte definieren die Verbindungen zwischen der Eingabe und der Ausgabe von Blöcken (wie zum Beispiel Funktionsblöcken) sowohl intern in der Anlageneinrichtung als auch über den Feldbus-Bus 34.In addition to containing and implementing block objects, each facility includes one or more other objects, including connection objects, trend objects, alarm objects, and view objects. Connection objects define the connections between the input and output of blocks (such as function blocks) both internally in the plant equipment and over the fieldbus bus 34 ,

Trendobjekte erlauben eine lokale Trendentwicklung von Funktionsblockparametern für den Zugriff durch andere Einrichtungen, wie zum Beispiel den Host 12 und die Steuereinrichtungen aus 1. Trendobjekte enthalten kurzfristige historische Daten, die beispielsweise zu einigen Funktionsblockparametern gehören, und berichten diese Daten an andere Einrichtungen oder Funktionsblöcke über den Bus 34 in asynchroner Weise. Alarmobjekte berichten Alarmzustände oder Ereignisse über den Bus 34. Diese Alarmzustände oder Ereignisse können jedes Ereignis betreffen, das innerhalb einer Einrichtung oder einem der Blöcke der Einrichtungen auftritt. Betrachtungsobjekte sind vordefinierte Gruppierungen von Blockparametern, die bei einer standardisierten Mensch-/Maschineschnittstelle verwendet werden, und können von Zeit zu Zeit an andere Einrichtung zur Betrachtung gesendet werden.Trend objects allow local trend development of function block parameters for access by other devices, such as the host 12 and the controllers off 1 , Trend objects contain short-term historical data, for example, associated with some functional block parameters, and report that data to other devices or functional blocks over the bus 34 in an asynchronous way. Alarm objects report alarm conditions or events over the bus 34 , These alarm conditions or events may relate to any event occurring within a device or one of the blocks of devices. Viewing objects are predefined groupings of block parameters used in a standardized human-machine interface, and may from time to time be sent to other means for viewing.

In 2 ist nun eine Feldbuseinrichtung, bei der es sich beispielsweise um eine der Anlageneinrichtungen 16 bis 28 aus 1 handeln kann, dargestellt. Sie enthält drei Ressourcenblöcke 48, drei Funktionsblöcke 50, 51 und 52, und zwei Transducerblöcke 53 und 54. Einer der Funktionsblöcke (bei dem es sich um einen Eingabefunktionsblock handeln kann) ist über den Transducerblock 53 mit einem Sensor 55 verbunden, der beispielsweise ein Temperatursensor, ein Sollwertangabesensor etc. sein kann. Der zweite Funktionsblock 51 (bei dem es sich um einen Ausgabefunktionsblock handeln kann) ist über den Transducerblock 54 mit einer Ausgabeeinrichtung, wie zum Beispiel einem Ventil 65, verbunden. Der dritte Funktionsblock 52 (bei dem es sich um einen Steuerfunktionsblock handeln kann) hat ein Trendobjekt 57, das mit ihm verbunden ist, um eine Trendentwicklung des Eingabeparameters des Funktionsblocks 52 durchzuführen.In 2 is now a fieldbus device, which is for example one of the plant facilities 16 to 28 out 1 can act, presented. It contains three resource blocks 48 , three functional blocks 50 . 51 and 52 , and two transducer blocks 53 and 54 , One of the function blocks (which may be an input function block) is above the transducer block 53 with a sensor 55 connected, which may be, for example, a temperature sensor, a setpoint input sensor, etc. The second function block 51 (which may be an output function block) is above the transducer block 54 with an output device, such as a valve 65 , connected. The third function block 52 (which can be a control function block) has a trend object 57 associated with it to trend development of the input parameter of the function block 52 perform.

Verbindungsobjekte 58 definieren die Blockparameter jedes der zugehörigen Blöcke und Alarmobjekte 59 geben Alarm- oder Ereignismitteilungen für jeden der zugehörigen Blöcke ab. Betrachtungsobjekte 60 sind jedem der Funktionsblöcke 50, 51 und 52 zugeordnet und enthalten oder gruppieren Datenlisten für die Funktionsblöcke, denen sie zugeordnet sind. Diese Listen enthalten Informationen, die jeweils für eine Gruppe von unterschiedlichen festgelegten Ansichten erforderlich sind. Selbstverständlich dient 2 nur als Beispiel und andere Zahlen und Arten von Blockobjekten, Verbindungsobjekten, Alarmobjekten, Trendobjekten und Betrachtungsobjekten können in jeder Anlageneinrichtung vorgesehen sein.connection objects 58 define the block parameters of each of the associated blocks and alarm objects 59 send alarm or event messages for each of the associated blocks. View objects 60 are each of the functional blocks 50 . 51 and 52 are assigned and contain or group data lists for the function blocks to which they are assigned. These lists contain information that is required for each group of different defined views. Of course serves 2 by way of example only and other numbers and types of block objects, connection objects, alarm objects, trend objects, and viewing objects may be provided in each facility.

In 3 zeigt ein Blockdiagramm des Prozeßsteuernetzes 10, in dem die Einrichtungen 16, 18 und 24 als Positionier-/Ventileinrichtungen dargestellt sind und die Einrichtungen 20, 22, 26 und 28 als Übertragungseinrichtungen, ferner die Funktionsblöcke, die der Positionier-/Ventileinrichtung 16, der Übertragungseinrichtung 20 und der Brücke 30 zugeordnet sind. Wie 3 zeigt, enthält die Positionier-/Ventileinrichtung 16 einen Ressourcenblock 61 (RSC), einen Transducerblock 62 (XDR) und eine Anzahl von Funktionsblöcken, einschließlich eines analogen Ausgabefunktionsblocks 63 (AO), zweier PID-Funktionsblöcke 64 und 65 und eines Signalauswahlfunktionsblocks 69 (SS). Die Übertragungseinrichtung 20 enthält einen Ressourcenblock 61, zwei Transducerblöcke 62 und zwei analoge Eingabefunktionsblöcke 66 und 67 (AI). Ferner enthält die Brücke 30 einen Ressourcenblock 61 und einen PID-Funktionsblock 68.In 3 shows a block diagram of the process control network 10 in which the facilities 16 . 18 and 24 are shown as positioning / valve devices and the facilities 20 . 22 . 26 and 28 as transmission devices, further the functional blocks, the positioning / valve device 16 , the transmission device 20 and the bridge 30 assigned. As 3 shows contains the positioning / valve device 16 a resource block 61 (RSC), a transducer block 62 (XDR) and a number of function blocks, including an analog output function block 63 (AO), two PID function blocks 64 and 65 and a signal selection function block 69 (SS). The transmission device 20 contains a resource block 61 , two transducer blocks 62 and two analog input function blocks 66 and 67 (AI). Further, the bridge contains 30 a resource block 61 and a PID function block 68 ,

Wie zu erkennen ist, können die verschiedenen Funktionsblöcke in 3 in einer Anzahl von Regelkreisen (durch Kommunikation über den Bus 34) zusammenarbeiten und die Regelkreise, in welchen die Funktionsblöcke der Positionier-/Ventileinrichtung 16, der Übertragungseinrichtung 20 und der Brücke 30 angeordnet sind, sind in 3 durch einen Regelkreisidentifizierungsblock, der mit jedem dieser Funktionsblöcke verbunden ist, gekennzeichnet. Wie in 3 dargestellt, sind so der AO-Funktionsblock 63 und der PID-Funktionsblock 64 der Positionier-/Ventileinrichtung 16 und der AI-Funktionsblock 66 der Übertragungseinrichtung 20 innerhalb eines Regelkreises verbunden, der als KREIS1 bezeichnet ist, während der SS-Funktionsblock 69 der Positionier-/Ventileinrichtung 16, der AI-Funktionsblock 67 der Übertragungseinrichtung 20 und der PID-Funktionsblock 68 der Brücke 30 in einem Regelkreis miteinander verbunden sind, der als KREIS2 bezeichnet ist. Der andere PID-Funktionsblock 65 der Positionier-/Ventileinrichtung 16 ist innerhalb eines Regelkreises angeschlossen, der als KREIS3 bezeichnet ist.As you can see, the different functional blocks in 3 in a number of control loops (by communication over the bus 34 ) and the control circuits, in which the functional blocks of the positioning / valve device 16 , the transmission device 20 and the bridge 30 are arranged in 3 by a loop identification block associated with each of these functional blocks. As in 3 are shown as the AO function block 63 and the PID function block 64 the positioning / valve device 16 and the AI function block 66 the transmission device 20 connected within a loop called CIRCLE1, while the SS function block 69 the positioning / valve device 16 , the AI function block 67 the transmission device 20 and the PID function block 68 the bridge 30 are connected together in a loop, which is referred to as KREIS2. The other PID function block 65 the positioning / valve device 16 is connected within a loop called CIRCLE3.

Die miteinander verbundenen Funktionsblöcke, welche den mit KREIS1 in 3 bezeichneten Regelkreis bilden, sind im Detail in der schematischen Darstellung dieses Regelkreises in 4 gezeigt. Wie aus 4 ersichtlich ist, wird der Regelkreis KREIS1 vollständig durch Kommunikationsverbindungen zwischen dem AO-Funktionsblock 63 und dem PID-Funktionsblock 64 der Positionier-/Ventileinrichtung 16 und dem AI-Funktionsblock 66 der Übertragungseinrichtung 20 (3) gebildet. Die Darstellung des Regelkreises in 4 zeigt die Kommunikationsverbindungen zwischen diesen Funktionsblökken unter Verwendung von Leitungen, die die Prozess- und Steuereingaben und -ausgaben dieser Funktionsblöcke verknüpfen. Der Ausgang des AI-Funktionsblocks 66, der eine Prozeßmessung oder ein Prozeßparametersignal enthalten kann, ist über das Bussegment 34b mit dem Eingang des PID-Funktionsblocks 64 in Kommunikationsverbindung, der einen Ausgang hat, der ein Steuersignal enthält, das mit einem Eingang des AO-Funktionsblocks in Kommunikationsverbindung ist. Ein Ausgang des AO-Funktionsblocks 63, der ein Rückkopplungssignal enthält, das beispielsweise die Position des Ventils 16 anzeigt, ist mit dem Steuereingang des PID-Funktionsblocks 64 verbunden. Der PID-Funktionsblock 64 verwendet dieses Rückkopplungssignal zusammen mit dem Prozeßmessungssignal von dem AI-Funktionsblock 66, um die ordnungsgemäße Steuerung des AO-Funktionsblocks 63 umzusetzen. Selbstverständlich können die in dem Regelkreisdiagramm von 4 durch Linien dargestellten Verbindungen intern innerhalb einer Anlageneinrichtung ausgeführt werden, wenn die Funktionsblöcke innerhalb derselben Anlageneinrichtung sind, wie dies bei den AO- und PID-Funktionsblöcken 63 und 64 der Fall ist (beispielsweise die Positionier-/Ventileinrichtung 16), oder diese Verbindungen können über den Zweidrahtkommunikationsbus 34 unter Verwendung einer synchronen Standard-Feldbuskommunikation umgesetzt werden. Selbstverständlich werden andere Regelkreise durch andere Funktionsblöcke implementiert, die in anderen Konfigurationen in Kommunikationsverbindung stehen. The interlinked function blocks, which correspond to the one with CIRCLE1 in 3 are designated in detail in the schematic representation of this control loop in 4 shown. How out 4 can be seen, the loop KREIS1 completely by communication links between the AO function block 63 and the PID function block 64 the positioning / valve device 16 and the AI function block 66 the transmission device 20 ( 3 ) educated. The representation of the control loop in 4 shows the communication links between these function blocks using lines that link the process and control inputs and outputs of these function blocks. The output of the AI function block 66 which may include a process measurement or process parameter signal is over the bus segment 34b with the input of the PID function block 64 in communication connection having an output containing a control signal in communication with an input of the AO function block. An output of the AO function block 63 containing a feedback signal, for example, the position of the valve 16 is with the control input of the PID function block 64 connected. The PID function block 64 uses this feedback signal along with the process measurement signal from the AI function block 66 to properly control the AO function block 63 implement. Of course, those in the control loop diagram of 4 lines represented internally within a plant device when the functional blocks are within the same plant device as in the AO and PID functional blocks 63 and 64 the case is (for example, the positioning / valve device 16 ), or these connections can be made over the two-wire communication bus 34 be implemented using standard synchronous fieldbus communication. Of course, other control loops are implemented by other functional blocks that communicate in other configurations.

Um die Kommunikations- und Steueraktivitäten zu implementieren und auszuführen, verwendet das Feldbus-Protokoll drei allgemeine Technikkategorien, die als eine physische Schicht, ein Kommunikations-”Stack” und eine Benutzerschicht bezeichnet werden. Die Benutzerschicht enthält die Steuer- und Konfigurationsfunktionen, die in Form von Blöcken (wie zum Beispiel Funktionsblöcken) und Objekten in einer bestimmten Prozeßsteuereinrichtung oder Anlageneinrichtung vorgesehen sind. Die Benutzerschicht wird typischerweise in proprietärer Weise von dem Einrichtungshersteller gestaltet, muss jedoch in der Lage sein, Mitteilungen gemäß dem Standardmitteilungsformat, das durch das Feldbus-Protokoll definiert ist, zu empfangen und zu senden, und von einem Benutzer in standardisierter Weise konfiguriert werden können. Die physische Schicht und der Kommunkations-”Stack” sind erforderlich, um die Kommunikation zwischen unterschiedlichen Blöcken der verschiedenen Anlageneinrichtungen in standardisierter Weise unter Verwendung des Zweidrahtbusses 34 auszuführen und kann durch das bekannte Open Systems Interconnect Schicht-Kommunikationsmodell (OSI) modellhaft dargestellt werden.To implement and execute the communication and control activities, the fieldbus protocol uses three generic technology categories called a physical layer, a communication "stack", and a user layer. The user layer contains the control and configuration functions provided in the form of blocks (such as function blocks) and objects in a particular process controller or equipment. The user layer is typically designed in a proprietary manner by the device manufacturer, but must be able to receive and send messages in accordance with the standard message format defined by the fieldbus protocol and be configured by a user in a standardized manner. The physical layer and the communications stack are required to facilitate communication between different blocks of the various equipment in a standardized manner using the two-wire bus 34 and can be modeled by the well-known Open Systems Interconnect Layer Communication Model (OSI).

Die physische Schicht, die der OSI-Schicht 1 entspricht, ist in jeder Anlageneinrichtung und dem Bus 34 eingebettet und arbeitet so, daß sie von dem Feldbus-Übertragungsmedium (dem Zweidrahtbus 34) empfangene elektromagnetische Signale in Mitteilungen umwandelt, die von dem Kommunikations-”Stack” der Anlageneinrichtungen verwendet werden können. Die physische Schicht kann gedanklich als der Bus 34 und die auf dem Bus 34 an den Eingängen und Ausgängen der Anlageneinrichtung vorhandenen elektromagnetischen Signale dargestellt werden.The physical layer, that of the OSI layer 1 is in every facility and the bus 34 embedded and operates so that they from the fieldbus transmission medium (the two-wire bus 34 ) converts received electromagnetic signals into messages that can be used by the communication "stack" of the equipment. The physical layer can mentally be considered the bus 34 and those on the bus 34 be presented at the inputs and outputs of the system device existing electromagnetic signals.

Der Kommunikations-Stack, der in jeder Feldbuseinrichtung vorhanden ist, enthält eine Datenverbindungsschicht, die der OSI-Schicht 2 entspricht, eine Feldbus-Zugangsunterschicht und eine Feldbus-Mitteilungsspezifizierungsschicht, die der OSI-Schicht 7 entspricht. Für die OSI-Schichten 3 bis 6 gibt es in dem Feldbus-Protokoll keine entsprechende Struktur. Jede Schicht in dem Kommunikations-Stack ist für die Codierung oder Decodierung eines Abschnitts der Mitteilung oder des Signals, die auf dem Feldbus-Bus 34 übertragen werden, verantwortlich. Als Resultat fügt jede Schicht des Kommunikations-Stack bestimmte Abschnitte des Feldbussignals hinzu oder entfernt diese, wie zum Beispiel Präambel, Startbegrenzer und Endbegrenzer, und decodiert in einigen Fällen die gestrippten Abschnitte des Feldbussignals, um zu erkennen, wohin der Rest des Signals oder der Mitteilung gesendet werden sollte, oder ob das Signal entfernt werden sollte, da es beispielsweise eine Mitteilung oder Daten für Funktionsblöcke enthält, die nicht innerhalb der empfangenen Anlageneinrichtung liegen.The communication stack present in each fieldbus device contains a data link layer, that of the OSI layer 2 corresponds to a fieldbus access sublayer and a fieldbus message specification layer, that of the OSI layer 7 equivalent. For the OSI layers 3 to 6 There is no corresponding structure in the fieldbus protocol. Each layer in the communication stack is for encoding or decoding a portion of the message or signal that is on the fieldbus bus 34 be responsible. As a result, each layer of the communication stack adds or removes certain portions of the fieldbus signal, such as preamble, start delimiter, and end delimiter, and in some cases decodes the stripped portions of the fieldbus signal to identify where the remainder of the signal or message is should be sent or whether the signal should be removed, for example, because it contains a message or data for functional blocks that are not within the received facility.

Die Datenverbindungs-/physische Schicht steuert die Übertragung von Mitteilungen auf den Bus 34 und verwaltet den Zugriff auf den Bus 34 gemäß einem deterministischen zentralisierten Bus-Scheduler, der aktiver Verbindungsscheduler genannt wird und nachfolgend im Detail beschrieben wird. Die Datenverbindungs-/physische Schicht entfernt eine Präambel von den Signalen auf dem Übertragungsmedium und kann die empfangene Präambel verwenden, um das interne Taktsignal der Anlageneinrichtung mit dem ankommenden Feldbussignal zu synchronisieren. Entsprechend wandelt die Datenverbindungs-/physische Schicht Mitteilungen in dem Kommunikations-Stack in physische Feldbusssignale um und codiert diese Signale mit Taktinformationen, um ein ”synchrones serielles” Signal zu erzeugen, das eine ordnungsgemäße Präambel für die Übertragung auf dem Zweidrahtbus 34 hat. Während des Decodierungsprozesses erkennt die Datenverbindungs-/physische Schicht spezielle Codes innerhalb der Präambel, wie zum Beispiel Startbegrenzer und Endbegrenzer, um den Anfang und das Ende einer bestimmten Feldbusmitteilung zu identifizieren, und kann eine Prüfsumme ausführen, um die Unversehrtheit des Signals oder der Mitteilung, die von dem Bus 34 empfangen wird, zu verifizieren. Entsprechend überträgt die Datenverbindungs-/physische Schicht Feldbussignale auf den Bus 34, indem sie Start- und Endbegrenzer zu Mitteilungen in dem Kommunikations-Stack hinzufügt und diese Signale zum ordnungsgemäßen Zeitpunkt auf dem Übertragungsmedium plaziert.The data link / physical layer controls the transmission of messages on the bus 34 and manages access to the bus 34 according to a deterministic centralized bus scheduler called active call scheduler and described in detail below. The data link / physical layer removes a preamble from the signals on the transmission medium and can use the received preamble to synchronize the system device's internal clock signal with the incoming field bus signal. Accordingly, the data link / physical layer converts messages in the communication stack into physical fieldbus signals and encodes these signals with clock information to produce a "synchronous serial" signal which provides a proper preamble for transmission on the two-wire bus 34 Has. During the decoding process, the data link / physical layer recognizes special codes within the preamble, such as start delimiters and end delimiters, to identify the beginning and end of a particular fieldbus message, and may execute a checksum to check the integrity of the signal or message, the one from the bus 34 is received, verify. Accordingly, the data link / physical layer transmits fieldbus signals to the bus 34 by adding start and end delimiters to messages in the communication stack and placing those signals on the transmission medium at the proper time.

Die Feldbus-Mitteilungsspezifizierungsschicht erlaubt es der Benutzerschicht (das heißt den Funktionsblöcken, den Objekten etc. einer Anlageneinrichtung), über den Bus 34 unter Verwendung eines Standardsatzes von Mitteilungsformaten zu kommunizieren und beschreibt die Kommunikationsdienste, Mitteilungsformate und das Protokollverhalten, die erforderlich sind, um Mitteilungen aufzubauen, die auf dem Kommunikations-Stack zu plazieren sind und der Benutzerschicht zur Verfügung zu stellen sind. Da die Feldbus-Mitteilungsspezifizierungsschicht standardisierte Kommunikationsvorgänge für die Benutzerschicht verfügbar macht, sind spezifische Feldbus-Mitteilungsspezifizierungskommunikationsdienste für jede Art der vorstehend beschriebenen Objekte definiert. Beispielsweise enthält die Feldbus-Mitteilungsspezifizierungsschicht einen Objektwörterbuchdienst, der es einem Benutzer erlaubt, ein Objektwörterbuch einer Einrichtung zu lesen. Das Objektwörterbuch speichert Objektbeschreibungen, die jedes der Objekte einer Einrichtung beschreiben oder identifizieren (wie zum Beispiel Blockobjekte). Die Feldbus-Mitteilungsspezifizierungsschicht enthält ferner einen Kontextverwaltungsdienst, der es einem Benutzer erlaubt, Kommunikationsbeziehungen, die als virtuelle Kommunikationsbeziehungen (VCRs) bekannt sind und nachfolgend beschrieben werden, welche mit einem oder mehreren Objekten einer Einrichtung verbunden sind, zu lesen und zu verändern. Ferner bietet die Feldbus-Mitteilungsspezifizierungsschicht einen variablen Zugangsdienst, Ereignisdienst, Upload- und Download-Dienst und einen Programmabrufdienst, die nach dem Feldbus-Protokoll bekannt sind und daher hier nicht im Detail erläutert werden. Die Feldbus-Zugriffsunterschicht bildet die Feldbus-Mitteilungsspezifizierungsschicht in die Datenverbindungsschicht ab.The fieldbus message specification layer allows the user layer (ie, the functional blocks, objects, etc. of a plant device) via the bus 34 communicate using a standard set of message formats and describes the communication services, message formats and protocol behavior required to set up messages to be placed on the communication stack and to be made available to the user layer. Since the fieldbus message specification layer provides standardized user layer communication, specific fieldbus message specification communication services are defined for each type of objects described above. For example, the fieldbus message specification layer includes an object dictionary service that allows a user to read an object dictionary of a device. The object dictionary stores object descriptions that describe or identify each of the objects of a device (such as block objects). The fieldbus message specifying layer further includes a context management service that allows a user to read and modify communication relationships known as virtual communication relationships (VCRs), described below, associated with one or more objects of a device. Further, the fieldbus message specification layer provides a variable access service, event service, upload and download service, and a program polling service, which are known in the fieldbus protocol and therefore will not be discussed in detail here. The field bus access sublayer maps the fieldbus message specification layer into the data link layer.

Um die Operation dieser Schichten zu ermöglichen oder zu erlauben, enthält jede Feldbuseinrichtung eine Verwaltungsinformationsbasis (MIB), bei der es sich um eine Datenbank handelt, die VCRs, dynamische Variable, Statistiken, Zeitablaufpläne des aktiven Linkschedulers, Zeitablaufpläne für die Funktionsblockausführung und Einrichtungskennzeichnungs- und Adreßinformationen speichert. Selbstverständlich kann auf die Informationen innerhalb der MIB jederzeit unter Verwendung von Standard-Feldbus-Mitteilungen oder -Befehlen zugegriffen werden und diese können verändert werden. Ferner ist eine Einrichtungsbeschreibung gewöhnlich in jeder Einrichtung vorgesehen, um einem Benutzer oder einem Host eine ausführliche Übersicht über die Informationen in der VFD zu geben. Eine Einrichtungsbeschreibung, die typischerweise mit Token versehen sein muss, um von einem Host verwendet zu werden, speichert Informationen, die für den Host erforderlich sind, um die Bedeutung der Daten in den VFDs einer Einrichtung zu verstehen.To facilitate or allow the operation of these layers, each fieldbus device includes a management information base (MIB), which is a database containing VCRs, dynamic variables, statistics, active link scheduler schedules, functional block execution schedules, and device identifier and scheduling schedules Stores address information. Of course, the information within the MIB can be accessed at any time using standard fieldbus messages or commands, and these can be changed. Further, a device description is usually provided in each device to give a user or host a detailed overview of the information in the VFD. A device description, which typically must be tokens to be used by a host, stores information required by the host to understand the meaning of the data in a device's VFDs.

Es versteht sich, daß zur Implementierung einer Steuerstrategie unter Verwendung von Funktionsblöcken, die über ein Prozeßsteuernetz verteilt sind, die Ausführung der Funktionsblöcke in Bezug auf die Ausführung von anderen Funktionsblökken in einem bestimmten Regelkreis exakt geplant sein muss. Entsprechend muss die Kommunikation zwischen verschiedenen Funktionsblöcken auf dem Bus 34 exakt geplant sein, so daß die ordnungsgemäßen Daten jedem Funktionsblock zur Verfügung gestellt werden, bevor dieser Block mit der Ausführung beginnt.It should be understood that to implement a control strategy using function blocks distributed across a process control network, the execution of the function blocks must be accurately scheduled in relation to the execution of other function blocks in a particular control loop. Accordingly, the communication between different function blocks on the bus needs 34 be scheduled exactly so that the proper data is made available to each function block before that block starts to execute.

Nachfolgend wird unter Bezug auf 1 die Art beschrieben, in der verschiedene Anlageneinrichtungen (und verschiedene Blöcke innerhalb der Anlageneinrichtungen) über das Feldbus-Übertragungsmedium kommunizieren. Damit die Kommunikation ablaufen kann, arbeitet eine Link-Mastereinrichtung in jedem Segment des Busses 34 (beispielsweise die Einrichtungen 12, 16 und 26) als ein aktiver Linkscheduler (LAS), der aktiv die Kommunikation in dem zugehörigen Segment des Busses 34 plant und steuert. Der LAS für jedes Segment des Busses 34 speichert und aktualisiert einen Kommunikationsplan (einen aktiven Verbindungsplan), der die Zeiten enthält, die jeder Funktionsblock jeder Einrichtung planmäßig zugewiesen kriegt, um die periodische Kommunikationsaktivität über den Bus 34 zu starten, und die Zeitdauer, für die diese Kommunikationsaktivität auftreten soll. Während nur eine aktive LAS-Einrichtung in jedem Segment des Busses 34 vorhanden sein kann, können andere Link-Mastereinrichtungen (wie zum Beispiel die Einrichtung 22 in dem Segment 34b) als Reserve-LAS dienen und aktiv werden, wenn die gegenwärtige LAS beispielsweise ausfällt. Basiseinrichtungen haben nicht die Fähigkeit, jederzeit die Funktion eines LAS zu übernehmen.Hereinafter, referring to 1 describes the manner in which various plant devices (and various blocks within the plant equipment) communicate over the fieldbus transmission medium. For communication to proceed, a link master device operates in each segment of the bus 34 (For example, the facilities 12 . 16 and 26 ) as an Active Link Scheduler (LAS) that actively communicates in the associated segment of the bus 34 plans and controls. The LAS for each segment of the bus 34 stores and updates a communication plan (an active connection plan) containing the times that each function block of each device is scheduled to allocate to the periodic communication activity over the bus 34 and the length of time this communication activity should occur. While only one active LAS device in each segment of the bus 34 may be present, other link master devices (such as the device 22 in the segment 34b ) serve as reserve LAS and become active if, for example, the current LAS fails. Base facilities do not have the ability to take on the role of LAS at any time.

Allgemein ausgedrückt, sind Kommunikationsaktivitäten über den Bus 34 in sich wiederholende Makrozyklen eingeteilt, von welchen jeder einen synchronen Kommunikationsablauf für jeden über den Bus veröffentlichenden Funktionsblock, der an einem jeweiligen Segment des Busses 34 aktiv ist, und einen oder mehrere asynchrone Kommunikationsabläufe für einen oder mehrere der Funktionsblöcke oder Einrichtungen, die auf einem Segment des Busses 34 aktiv sind, enthält. Eine Einrichtung kann aktiv sein, das heißt Daten an ein beliebiges Segment des Busses 34 senden und Daten von diesem empfangen, auch wenn sie physisch mit einem anderen Segment des Busses 34 verbunden ist, und zwar durch koordinierte Operation der Brücken und der LAS auf dem Bus 34.Generally speaking, communication activities are over the bus 34 in repetitive Macrocycles are classified, each of which provides a synchronous communication flow for each function block publishing over the bus, on a respective segment of the bus 34 is active, and one or more asynchronous communication flows for one or more of the functional blocks or devices operating on a segment of the bus 34 are active contains. A device may be active, that is, data to any segment of the bus 34 send and receive data from this, even if they are physically connected to another segment of the bus 34 is connected, through coordinated operation of the bridges and the LAS on the bus 34 ,

Während jedes Makrozyklus' vollzieht jeder der Funktionsblöcke, die an einem bestimmten Segment des Busses 34 aktiv sind, gewöhnlich zu unterschiedlichen, jedoch exakt zugewiesenen (synchronen) Zeiten die Ausführung und veröffentlicht zu einem anderen exakt zugewiesenen Zeitpunkt seine Ausgabedaten an das Segment des Busses 34 ansprechend auf einen Zwangsdatenbefehl, der von dem entsprechenden LAS erzeugt wurde. Vorzugsweise wird jeder Funktionsblock planmäßig so eingeteilt, daß er seine Ausgabedaten kurz nach dem Ende der Ausführungsperiode des Funktionsblocks veröffentlicht. Ferner werden die Datenveröffentlichungszeiten der verschiedenen Funktionsblöcke in Reihe planmäßig zugewiesen, so daß nicht zwei Funktionsblöcke in einem bestimmten Segment des Busses 34 gleichzeitig Daten veröffentlichen. Während der Zeit, während welcher keine synchrone Kommunikation vorliegt, ist es wiederum jeder Anlageneinrichtung gestattet, Alarmdaten, Betrachtungsdaten etc. in asynchroner Weise unter Verwendung von Tokengesteuerter Kommunikation zu übertragen. Wie vorstehend angeführt, sind die Zeitpunkte zum Senden der Zwangsdatenbefehle zu jeder der Einrichtungen an einem Segment des Busses 34 in dem MIB der LAS-Einrichtung für dieses Segment gespeichert. Diese Zeiten sind typischerweise als Offset-Zeiten gespeichert, da sie die Zeiten, an welchen ein Funktionsblock Daten ausführen oder senden soll, als Relativbezug zu dem Beginn einer ”absoluten Verbindungsplanstartzeit” identifizieren, die allen mit dem Bus 34 verbundenen Einrichtungen bekannt ist.During each macrocycle, each of the functional blocks executes on a particular segment of the bus 34 are active, usually at different but exactly assigned (synchronous) times, execution and at another precisely assigned time publish its output data to the segment of the bus 34 in response to a forced data command generated by the corresponding LAS. Preferably, each functional block is scheduled to be scheduled to publish its output data shortly after the end of the execution period of the functional block. Furthermore, the data publishing times of the various function blocks in series are scheduled so that there are not two function blocks in a particular segment of the bus 34 publish data simultaneously. In turn, during the time during which there is no synchronous communication, each facility is allowed to transmit alarm data, viewing data, etc. in an asynchronous manner using token controlled communication. As noted above, the times are for sending the forced data instructions to each of the devices on a segment of the bus 34 stored in the MIB of the LAS device for that segment. These times are typically stored as offset times since they identify the times at which a function block is to execute or send data as a relative reference to the beginning of an "absolute connection schedule start time", all with the bus 34 associated facilities is known.

Um die Kommunikation während jedes Makrozyklus zu bewerkstelligen, sendet der LAS, beispielsweise der LAS 16 des Bussegments 34b, einen Zwangsdatenbefehl an jede der Einrichtungen an dem Bussegment 34b gemäß der Liste der Übertragungszeiten, die in dem aktiven Verbindungsplan gespeichert ist. Bei Empfang eines Zwangsdatenbefehls veröffentlicht ein Funktionsblock einer Einrichtung seine Ausgabedaten auf den Bus 34 für eine bestimmte Zeitdauer. Da jeder der Funktionsblöcke typischerweise so zur Ausführung vorgesehen ist, daß die Ausführung dieses Blockes vollendet wird, kurz bevor der Block zum Empfang eines Zwangsdatenbefehls vorgesehen ist, sollten die ansprechend auf einen Zwangsdatenbefehl veröffentlichten Daten die aktuellsten Ausgabedaten des Funktionsblocks sein. Wenn jedoch ein Funktionsblock langsam arbeitet bzw. ausführt und keine neuen Ausgangssignale gespeichert hat, wenn er den Zwangsdatenbefehl empfängt, veröffentlicht der Funktionsblock die während des letzten Ablaufs des Funktionsblocks erzeugten Ausgabedaten und zeigt an, daß die veröffentlichten Daten alte Daten sind.To accomplish communication during each macrocycle, the LAS sends, for example, the LAS 16 of the bus segment 34b , a forced data command to each of the devices on the bus segment 34b according to the list of transmission times stored in the active connection plan. Upon receipt of a forced data command, a function block of a device publishes its output data to the bus 34 for a certain period of time. Since each of the functional blocks is typically designed to execute the execution of this block just before the block is to receive a forced data command, the data published in response to a forced data command should be the most recent output of the functional block. However, if a function block is slow to execute and has not stored new output signals when it receives the compulsory data command, the function block publishes the output data generated during the last execution of the function block and indicates that the published data is old data.

Nachdem der LAS einen Zwangsdatenbefehl an jeden der Funktionsblöcke an einem bestimmten Segment des Busses 34 gesendet hat und während der Zeit, während der die Funktionsblöcke ausgeführt werden, kann der LAS das Auftreten von asynchronen Kommunikationsaktivitäten veranlassen. Um eine asynchrone Kommunikation zu bewirken, sendet der LAS eine Pass-Token-Mitteilung zu einer bestimmten Anlageneinrichtung. Wenn eine Anlageneinrichtung eine Pass-Token-Mitteilung empfängt, hat diese Anlageneinrichtung vollen Zugriff auf den Bus 34 (oder ein Segment desselben) und kann asynchrone Mitteilungen senden, wie zum Beispiel Alarmmitteilungen, Trenddaten, Operatorsollwertdaten etc., bis die Mitteilungen vollendet sind oder bis eine maximal zugewiesene ”Token-Haltezeit” verstrichen ist. Anschließend gibt die Anlageneinrichtung den Bus 34 (oder ein bestimmtes Segment davon) frei und der LAS sendet eine Pass-Token-Mitteilung zu einer anderen Einrichtung. Dieser Prozeß wird bis zum Ende des Makrozyklus wiederholt oder bis der LAS planmäßig einen Zwangsdatenbefehl sendet, um eine synchrone Kommunikation zu bewirken. Selbstverständlich kann in Abhängigkeit von dem Ausmaß des Mitteilungsverkehrs und der Anzahl von Einrichtungen und Blöcken, die mit einem bestimmten Segment des Busses 34 verbunden sind, nicht jede Einrichtung während jedes Makrozyklus eine Pass-Token-Mitteilung empfangen.After the LAS issues a forced data command to each of the function blocks on a particular segment of the bus 34 and during the time the function blocks are executed, the LAS may cause the occurrence of asynchronous communication activities. To effect asynchronous communication, the LAS sends a pass token message to a particular facility. When a facility receives a pass token message, that facility has full access to the bus 34 (or a segment thereof) and may send asynchronous messages, such as alarm messages, trend data, operator setpoint data, etc., until the messages are completed or until a maximum assigned "token hold time" has elapsed. Subsequently, the installation device gives the bus 34 (or a particular segment thereof) and the LAS sends a pass token message to another device. This process is repeated until the end of the macrocycle or until the LAS schedules a forced data command to effect a synchronous communication. Of course, depending on the extent of message traffic and the number of devices and blocks that are associated with a particular segment of the bus 34 Not every device receives a pass token message during each macrocycle.

5 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das die Zeiten darstellt, während welchen die Funktionsblöcke an dem Bussegment 34b in 1 während jedes Makrozyklus des Bussegments 34b ausgeführt werden, und die Zeiten, während welchen synchrone Kommunikation während jedes Makrozyklus, der dem Bussegment 34b zugehörig ist, auftritt. In dem Zeitablaufdiagramm von 5 ist die Zeit auf der horizontalen Achse angegeben und den verschiedenen Funktionsblöcken der Positionier-Ventileinrichtung 16 und der Übertragungseinrichtung 20 (in 3) zugeordnete Aktivitäten sind auf der vertikalen Achse aufgetragen. Der Regelkreis, in dem jeder der Funktionsblöcke arbeitet, ist in 5 als Index angegeben. So bezieht sich AIKREIS1 auf den AI-Funktionsblock 66 der Übertragungseinrichtung 20, PIDKREIS1 bezieht sich auf den PID-Funktionsblock 64 der Positionier-/Ventileinrichtung 16 etc. Die Blockausführungsdauer jedes der dargestellten Funktionsblöcke ist durch ein schraffiertes Feld dargestellt, während jede planmäßig zugewiesene synchrone Kommunikation durch einen vertikalen Balken in 5 gekennzeichnet ist. 5 shows a timing diagram illustrating the times during which the function blocks on the bus segment 34b in 1 during each macrocycle of the bus segment 34b are executed, and the times during which synchronous communication during each macrocycle, the bus segment 34b is associated with occurs. In the timing diagram of 5 the time is indicated on the horizontal axis and the various function blocks of the positioning valve device 16 and the transmission device 20 (in 3 ) are plotted on the vertical axis. The control loop in which each of the function blocks works is in 5 indicated as index. So AI KREIS1 refers to the AI function block 66 the transmission device 20 , PID CIRCLE1 refers to the PID function block 64 the positioning / valve device 16 etc. The Block execution time of each of the illustrated functional blocks is represented by a hatched field, while each scheduled synchronous communication is represented by a vertical bar in FIG 5 is marked.

So wird gemäß dem Zeitablaufdiagramm in 5 während eines bestimmten Makrozyklus des Segments 34b (1), der AIKREIS1 Funktionsblock zunächst für die durch das Feld 70 angegebene Zeitdauer ausgeführt. Anschließend wird während der Zeitdauer, die durch den vertikalen Balken 72 angegeben ist, das Ausgangssignal des Funktionsblocks AIKREIS1 auf dem Bussegment 34b ansprechend auf einen Zwangsdatenbefehl von dem LAS für das Bussegment 34b veröffentlicht. Entsprechend zeigen die Felder 74, 76, 78, 80 und 81 die Ausführungszeiten der Funktionsblöcke PIDKREIS1, AIKREIS2, AOKREIS1, SSKREIS2 und PIDKREIS3 jeweils an (die für die verschiedenen Blöcke jeweils unterschiedlich sind), während die vertikalen Balken 82, 84, 86, 88 und 89 die Zeiten bezeichnen, in denen die Funktionsblöcke PIDKREIS1, AIKREIS2, AOKREIS1, SSKREIS2 und PIDKREIS2 jeweils Daten auf dem Bussegment 34b veröffentlichen.Thus, according to the timing chart in FIG 5 during a particular macrocycle of the segment 34b ( 1 ), the AI KREIS1 function block for the first by the field 70 specified period of time. Subsequently, during the time taken by the vertical bar 72 is indicated, the output signal of the function block AI KREIS1 on the bus segment 34b in response to a forced data command from the LAS for the bus segment 34b released. The fields show accordingly 74 . 76 . 78 . 80 and 81 the execution times of the function blocks PID CIRCLE1 , AI CIRCLE2 , AO CIRCLE1 , SS CIRCLE2 and PID CIRCLE3 respectively (which are different for the different blocks, respectively), while the vertical bars 82 . 84 . 86 . 88 and 89 designate the times in which the function blocks PID CIRCLE1 , AI CIRCUIT2 , AO CIRCLE1 , SS CIRCLE2 and PID CIRCLE2 respectively contain data on the bus segment 34b publish.

Es ist offensichtlich, daß das Zeitablaufdiagramm von 5 auch die Zeiten darstellt, die für asynchrone Kommunikationsaktivitäten zur Verfügung stehen, welche während der Ausführungszeiten jedes der Funktionsblöcke und während der Zeit zum Ende des Makrozyklus auftreten können, während der keine Funktionsblöcke ausgeführt werden und wenn keine synchrone Kommunikation auf dem Bussegment 34b abläuft. Selbstverständlich können auf Wunsch verschiedene Funktionsblöcke absichtlich so zeitlich eingeteilt werden, daß sie zur selben Zeit ausgeführt werden, und nicht alle Funktionsblöcke müssen Daten auf dem Bus veröffentlichen, wenn beispielsweise keine andere Einrichtung die von einem Funktionsblock erzeugten Daten abonniert.It is obvious that the timing diagram of 5 also represents the times available for asynchronous communication activities which may occur during the execution times of each of the function blocks and during the time to the end of the macrocycle during which no function blocks are executed and if no synchronous communication on the bus segment 34b expires. Of course, if desired, different functional blocks may be deliberately scheduled in time to be executed at the same time, and not all functional blocks must publish data to the bus, for example, if no other device subscribes to the data generated by a functional block.

Anlageneinrichtungen sind in der Lage, miteinander über den Bus 34 unter Verwendung von eindeutigen Adressen zu kommunizieren, die jeder Anlageneinrichtung zugewiesen werden. Die Anlageneinrichtungen sind an Knoten des Busses 34 angeordnet und jeder Knoten hat eine bestimmte physische Adresse, die die an diesem angeordnete Anlageneinrichtung zur Verwendung bei der Kommunikation mit anderen Anlageneinrichtungen in dem Prozeßsteuernetz identifiziert. Die eindeutige Adresse für die Anlageneinrichtung wird in dem MIB der Anlageneinrichtung gespeichert und die Adresse ist in den Mitteilungen enthalten, die von der Einrichtung auf dem Bus veröffentlicht werden. Die Anlageneinrichtung oder die Einrichtungen, für welche die Mitteilungen veröffentlicht werden, sind mit VCRs konfiguriert, die die Einrichtung bzw. Einrichtungen anweisen, das Bussegment 34 auf Mitteilungen zu überwachen, welche die Adresse der veröffentlichenden Anlageneinrichtung enthalten. Wenn die teilnehmenden Anlageneinrichtungen Mitteilungen mit der Adresse der veröffentlichenden Anlageneinrichtung erfassen, decodieren und verarbeiten sie die Mitteilungen gemäß der Erfordernis zur Durchführung der Prozeßsteuerung.Plant facilities are able to communicate with each other via the bus 34 communicate using unique addresses assigned to each facility. The plant facilities are at nodes of the bus 34 and each node has a particular physical address that identifies the plant equipment located thereon for use in communicating with other plant facilities in the process control network. The unique address for the facility is stored in the MIB of the facility and the address is included in the messages published by the facility on the bus. The equipment or devices for which the messages are published are configured with VCRs that direct the device, the bus segment 34 to monitor messages containing the address of the publishing facility. When the participating equipment detects messages with the address of the publishing equipment, they decode and process the messages according to the requirement to perform the process control.

Anlageneinrichtungen sind in der Lage, Daten und Mitteilungen über den Bus 34 unter Verwendung eines von drei Arten von VCRs, die in der Feldbus-Zugriffsunterschicht des Stacks jeder Anlageneinrichtung definiert sind, zu veröffentlichen oder zu übertragen. Ein Client/Server-VCR wird für in Warteschlange gestellte, nicht planmäßige, vom Benutzer ausgelöste eins-zu-eins-Kommunikation zwischen den Einrichtungen auf dem Bus 34 verwendet. Derartige in Warteschlange gestellte Mitteilungen werden in der Reihenfolge gesendet und empfangen, in der sie zur Übertragung eingegeben werden, gemäß ihrer Priorität, ohne daß vorangehende Mitteilungen überschrieben werden. Somit kann eine Anlageneinrichtung eine Client/Server-VCR verwenden, wenn sie eine Pass-Token-Mitteilung von einem LAS empfängt, um eine Anforderungsmitteilung an eine andere Einrichtung an den Bus 34 zu senden. Die anfordernde Einrichtung wird ”Client” genannt und die Einrichtung, die die Anforderung empfängt, wird ”Server” genannt. Der Server sendet eine Antwort, wenn er eine Pass-Token-Mitteilung von dem LAS empfängt. Der Client/Server-VCR wird beispielsweise verwendet, um von der Bedienungsperson ausgelöste Anforderungen, wie zum Beispiel Sollwertveränderungen, Abstimmparameterzugriff und Veränderungen, Alarmbestätigungen und Einrichtungsuploads und -downloads zu bewirken.Facilities facilities are able to transfer data and messages over the bus 34 using one of three types of VCRs defined in the fieldbus access sublayer of the stack of each facility. A client / server VCR becomes queued, unplanned, user-initiated, one-to-one communication between the devices on the bus 34 used. Such queued messages are sent and received in the order in which they are entered for transmission according to their priority, without overwriting any previous messages. Thus, a facility may use a client / server VCR when receiving a pass token message from a LAS to send a request message to another facility on the bus 34 to send. The requesting device is called "client" and the device that receives the request is called "server". The server sends a response when it receives a pass token message from the LAS. The client / server VCR is used, for example, to effect operator-initiated requests such as set point changes, tuning parameter access and changes, alarm acknowledgments, and device uploads and downloads.

Ein Berichtverteilungs-VCR wird für in Warteschlange gestellte, nicht planmäßige, vom Benutzer ausgelöste Kommunikationsabläufe von einer Station an mehrere verwendet. Wenn beispielsweise eine Anlageneinrichtung mit einem Ereignis- oder einem Trendbericht ein Pass-Token von einem LAS empfängt, sendet diese Anlageneinrichtung ihre Mitteilung an eine ”Gruppenadresse”, die in der Feldbus-Zugriffsunterschicht des Kommunikations-Stack dieser Einrichtung definiert ist. Einrichtungen die so konfiguriert sind, daß sie diesen VCR überwachen, empfangen den Bericht. Der Berichtverteilungs-VCR-Typ wird typischerweise von Feldbuseinrichtungen verwendet, um Alarmmitteilungen an Bedienungskonsolen zu senden.A report distribution VCR is used for queued, unplanned, user initiated communications from one station to multiple stations. For example, if a facility with an event or trend report receives a pass token from a LAS, that facility sends its message to a "group address" defined in the fieldbus access sublayer of the communication stack of that facility. Devices configured to monitor this VCR receive the report. The report distribution VCR type is typically used by fieldbus devices to send alarm messages to operator consoles.

Ein Veröffentlichungs-Teilnehmer-VCR-Typ wird für gepufferte Kommunikationsvorgänge von einer Station an mehrere verwendet. Gepufferte Kommunikationsvorgänge sind solche, die nur die letzte Version der Daten speichern und senden, so daß dabei neue Daten vorhergehende Daten vollständig überschreiben. Funktionsblockausgaben enthalten beispielsweise gepufferte Daten. Eine ”veröffentlichende” Anlageneinrichtung veröffentlicht oder sendet eine Mitteilung unter Verwendung des Veröffentlichungs-/Teilnehmer-VCR-Typs an alle ”teilnehmenden” Anlageneinrichtungen an dem Bus 34, wenn die veröffentlichende Einrichtung eine Zwangsdatenmitteilung von dem LAS oder von einer teilnehmenden Einrichtung empfängt. Die Veröffentlichungs-/Teilnahme-Beziehungen sind vorbestimmt und innerhalb der Feldbus-Zugriffsunterschicht des Kommunikations-Stack jeder Anlageneinrichtung definiert und gespeichert.A Publication Subscriber VCR type is used for buffered communications from one station to multiple. Buffered communications are those that store and transmit only the latest version of the data so that new data completely overwrites previous data. Function block issues contain, for example, buffered data. A "publishing" facility will publish or send a message using the Publication / Participant VCR Type to all "participating" facilities on the bus 34 when the publishing entity receives a compulsory data message from the LAS or from a participating institution. The publish / subscribe relationships are predetermined and defined and stored within the fieldbus access sublayer of the communication stack of each facility.

Um ordnungsgemäße Kommunikationstätigkeit über den Bus 34 sicherzustellen, sendet jeder LAS periodisch eine Zeitverteilungsmitteilung an alle Anlageneinrichtungen, die mit einem Segment des Busses 34 verbunden sind, welche die empfangenden Einrichtungen in die Lage versetzt, ihre lokale Anwendungszeit miteinander in Synchronisation zu setzen. Zwischen diesen Synchronisierungsmitteilungen wird die Taktzeit unabhängig in jeder Einrichtung basierend auf ihrem eigenen internen Takt aufrechterhalten. Die Taktsynchronisierung erlaubt es den Anlageneinrichtungen, Daten über das gesamte Feldbusnetz mit Zeitstempeln zu versehen, und beispielsweise anzugeben, wann Daten erzeugt wurden.To communicate properly on the bus 34 Each LAS periodically sends a time distribution message to all plant devices that are connected to a segment of the bus 34 which enables the receiving devices to synchronize their local application time with each other. Between these synchronization messages, the clock time is independently maintained in each device based on its own internal clock. The clock synchronization allows the system equipment to provide data on the entire field bus network with time stamps, and for example to indicate when data was generated.

Ferner speichert jeder LAS (und jede andere Link-Mastereinrichtung) in jedem Bussegment eine ”Live-Liste”, welche eine Liste aller Einrichtungen ist, die mit diesem Segment des Busses 34 verbunden sind, das heißt aller Einrichtungen, die ordnungsgemäß auf eine Pass-Token-Mitteilung antworten. Der LAS erkennt kontinuierlich neue Einrichtungen, die zu einem Bussegment hinzugefügt werden, indem periodisch Probe-Knoten-Mitteilungen an Adressen gesendet werden, die nicht auf der Live-Liste stehen. Tatsächlich muss jeder LAS mindestens eine Adresse mit der Probe prüfen, nachdem ein Sendezyklus von Pass-Token-Mitteilungen an alle Anlageneinrichtungen in der Live-Liste vollendet wurde. Wenn eine Anlageneinrichtung an der getesteten Adresse vorhanden ist und die Probe-Knoten-Mitteilung empfängt, sendet die Einrichtung unmittelbar eine Probe-Antwort-Mitteilung zurück. Bei Erhalt einer Probe-Antwort-Mitteilung fügt der LAS die Einrichtung der Live-Liste hinzu und bestätigt dies durch Senden einer Knotenaktivierungsmitteilung an die getestete Anlageneinrichtung. Eine Anlageneinrichtung verbleibt auf der Live-Liste, solange diese Anlageneinrichtung ordnungsgemäß auf Pass-Token-Mitteilungen reagiert. Ein LAS entfernt jedoch eine Anlageneinrichtung von der Live-Liste, wenn die Anlageneinrichtung nach drei aufeinanderfolgenden Versuchen das Token entweder nicht verwendet oder das Token nicht unmittelbar an den LAS zurücksendet. Wenn eine Anlageneinrichtung von der Live-Liste entfernt oder zu dieser hinzugefügt wird, sendet der LAS Veränderungen der Live-Liste an alle anderen Link-Mastereinrichtungen in dem entsprechenden Segment des Busses 34, um sicherzustellen, daß jede Link-Mastereinrichtung eine aktuelle Kopie der Live-Liste aufrechterhält.Further, each LAS (and every other link master device) stores in each bus segment a "live list" which is a list of all devices associated with that segment of the bus 34 that is, all devices that respond properly to a pass token message. The LAS continually recognizes new devices that are added to a bus segment by periodically sending probe node messages to addresses that are not on the live list. In fact, each LAS must check at least one address with the probe after completing a transmit cycle of pass token messages to all plant devices in the live list. If a facility is present at the tested address and receives the probe node message, the facility immediately returns a probe response message. Upon receiving a probe-response message, the LAS adds the setup to the live list and confirms this by sending a node activation message to the tested facility. An attachment remains on the live list as long as that attachment properly responds to pass token messages. However, a LAS removes an attachment from the live list if the attachment either does not use the token after three consecutive attempts or does not send the token directly back to the LAS. When an attachment is removed from or added to the live list, the LAS sends changes to the live list to all other link masters in the corresponding segment of the bus 34 to ensure that each link master device maintains an up-to-date copy of the live list.

Wie 1 zeigt und wie vorstehend erörtert, können die Brückeneinrichtungen 30 und 32 Steuereinrichtungen sein, die Prozeßsteuerschemata oder -routinen implementieren, die eine Anzahl von unterschiedlichen Schleifen beziehungsweise Segmenten enthalten. Allgemein ausgedrückt, steuert jeder Regelkreis eine oder mehrere Anlageneinrichtungen, um einen Teil eines Prozesses zu steuern. Um Prozeßsteuerungen zu bewirken und andere Informationen hinsichtlich des Betriebsablaufes und des Status des gesteuerten Prozesses auszutauschen, übertragen die Steuereinrichtungen und die Anlageneinrichtungen in einem Segment des Busses Mitteilungen in dem Segment hin und her. Die Kommunikation zwischen den Steuereinrichtungen und den Anlageneinrichtungen wird durch I/O-Einrichtungen erleichtert, die mit dem Segment zwischen der Steuereinrichtung und den Anlageneinrichtungen verbunden sind. Das MIB einer I/O-Einrichtung wird mit VCRs programmiert, die angeben, daß die I/O-Einrichtung die Mitteilungen von der Steuereinrichtung und den Einrichtungen empfangen soll und die Mitteilung entlang dem Segment zu der entsprechenden Steuereinrichtung oder der beziehungsweise den Einrichtungen weiterleiten soll. Zusätzlich kann die I/O-Einrichtung als der LAS für das Segment wirken und Mitteilungen auf den Bus übertragen, die die Steuerkommunikation in dem Segment planmäßig einteilen. Darüber hinaus kann die I/O-Einrichtung Funktionsblöcke enthalten, die Prozeßsteuerfunktionen durchführen. Im Rahmen dieser letztgenannten Eigenschaften kann die I/O-Einrichtung selbst Mitteilungen an die Busadresse an teilnehmende Anlageneinrichtungen übertragen, welche die Mitteilungen erfassen und decodieren und die darin enthaltene Information verarbeiten.As 1 and as discussed above, the bridge means 30 and 32 Control devices that implement process control schemes or routines that contain a number of different loops or segments, respectively. Generally speaking, each control loop controls one or more plant devices to control a portion of a process. In order to effect process controls and exchange other information regarding the operation and status of the controlled process, the controllers and the equipment in one segment of the bus transfer messages in the segment. The communication between the controllers and the equipment is facilitated by I / O devices connected to the segment between the controller and the equipment. The MIB of an I / O device is programmed with VCRs which indicate that the I / O device should receive the messages from the controller and the devices and should forward the message along the segment to the appropriate controller or device (s) , Additionally, the I / O device may act as the LAS for the segment and transmit messages on the bus that schedule the control communication in the segment. In addition, the I / O device may include function blocks that perform process control functions. In the context of these latter features, the I / O device itself can transmit messages to the bus address to participating plant devices which detect and decode the messages and process the information contained therein.

Da die I/O-Einrichtung an einem Segment die Steuereinrichtung mit den Anlageneinrichtungen verbindet, unterbricht ein Versagen der I/O-Einrichtung sowohl die Kommunikation in dem Segment als auch die Ausführung der Prozeßsteuerung, bis die I/O-Einrichtung repariert oder ersetzt wird. Eine Alternative zur Minimierung der Unterbrechung der Prozeßsteuerung ist der Einbau einer Reserve-I/O-Einrichtung in dem Segment, die in Betrieb gesetzt wird, wenn die Haupt-I/O-Einrichtung funktionsunfähig wird. Die im voraus eingebaute Reserve-I/O-Einrichtung reduziert die Unterbrechung, indem die Notwendigkeit ausgeschaltet wird, entweder die I/O-Einrichtung zu reparieren oder die funktionsunfähige I/O-Einrichtung zu entfernen und diese durch eine neue I/O-Einrichtung zu ersetzen. Obgleich die Unterbrechung vermindert wird, wird die Prozeßsteuerung doch für eine bestimmte Zeitdauer auf Grund von bestimmten Faktoren unterbrochen, die in dem Prozeßsteuernetz begründet sind. Beispielsweise muss das Versagen der I/O-Einrichtung erfasst werden und der Benutzer benachrichtigt werden, so daß die Reserve-I/O-Einrichtung aktiviert werden kann. Zusätzlich muss die Reserve-I/O-Einrichtung nach dem Aktivieren mit aktuellen Daten von der funktionsunfähigen I/O-Einrichtung neu programmiert werden, wie zum Beispiel Prozeßvariablen, VCRs, aktives Linkschedule, wenn die I/O-Einrichtung ein LAS ist, und dergleichen. Darüber hinaus ist der Reserve-I/O-Einrichtung ihre eigene eindeutige Adresse auf dem Bus zugewiesen und daher müssen die Steuereinrichtung und die Anlageneinrichtungen neu programmiert werden, so daß sie den Bus auf Mitteilungen überwachen, die die Adresse der Reserve-I/O-Einrichtung anstelle der Adresse der Haupt-I/O-Einrichtung enthalten. Alle diese Aktivitäten benötigen Zeit, während der der normale Betriebsablauf der Regelkreise unterbrochen ist. Aus diesen Gründen besteht der Bedarf für redundante Bus-I/O-Einrichtungen, bei welchen die Reserve-I/O-Einrichtung konstant mit den Daten aktualisiert wird, die gegenwärtig in der aktiven I/O-Einrichtung gespeichert sind, die Reserve-I/O-Einrichtung automatisch zu der aktiven I/O-Einrichtung wird, wenn die Haupt-I/O-Einrichtung funktionsunfähig wird, und der Übergang von der primären I/O-Einrichtung auf die Reserve-I/O-Einrichtung für die Steuereinrichtung und die mit dem Segment des Busses verbundenen Anlageneinrichtungen transparent ist.Since the I / O device on a segment connects the controller to the equipment, failure of the I / O device interrupts both communication in the segment and execution of the process control until the I / O device is repaired or replaced , An alternative to minimizing the interruption of process control is the incorporation of a spare I / O device in the segment which is activated when the main I / O device becomes inoperable. The pre-installed spare I / O device reduces the interruption by eliminating the need to either repair the I / O device or remove the inoperative I / O device and replace it with a new I / O device to replace. Although the interruption is reduced, the process control is still for a certain period of time due to certain factors that are due to the process control network. For example, the failure of the I / O device must be detected and the user notified so that the backup I / O device can be activated. Additionally, after enabling, the spare I / O device must be reprogrammed with the current data from the disabled I / O device, such as process variables, VCRs, active link schema, if the I / O device is a LAS, and like. In addition, the backup I / O device is assigned its own unique address on the bus and therefore the controller and equipment must be reprogrammed so that they monitor the bus for messages indicating the address of the backup I / O device. Device instead of the address of the main I / O device included. All of these activities require time during which the normal operation of the control loops is interrupted. For these reasons, there is a need for redundant bus I / O devices in which the spare I / O device is constantly updated with the data currently stored in the active I / O device, the spare I / O device automatically becomes the active I / O device when the main I / O device becomes inoperative and the transition from the primary I / O device to the backup controller I / O device and the equipment connected to the segment of the bus is transparent.

In 6 ist ein Prozeßsteuernetz 100 gezeigt, in dem redundante Bus-I/O-Einrichtungen implementiert werden könnten. Das Prozeßsteuernetz 100, bei dem es sich beispielsweise um ein DeltaV-Prozeßsteuersystem handeln kann, das von Fisher Rosemount Systems, Inc., Austin/Texas, vertrieben wird, enthält eine oder mehrere Steuereinrichtungen 102, eine oder mehrere Host- oder Bedienungsworkstations 104 und/oder andere Computereinrichtungen, wie zum Beispiel weitere Workstations, Datenbanken, Konfigurations-Stationen etc., die mit einem Bus 110 verbunden sind, bei dem es sich beispielsweise um einen Ethernetbus handeln kann. Es ist bekannt, daß die Steuereinrichtung beziehungsweise die Steuereinrichtungen 102 und Workstations 104 Prozessoren enthalten, die in den Speichern dieser Einrichtungen gespeicherte Software implementieren. Die Steuereinrichtung 102 kann beispielsweise eine Steuereinrichtung eines verteilten Steuersystems oder jede andere Art von Steuereinrichtung sein, die beispielsweise in einem Personal-Computer oder einer anderen Einrichtung implementiert ist, die es einem Benutzer oder einer Bedienungsperson erlauben, eine Schnittstelle zu dem Prozeßsteuersystem 100 in bekannter Weise zu bilden.In 6 is a process control network 100 in which redundant bus I / O devices could be implemented. The process control network 100 which may be, for example, a DeltaV process control system sold by Fisher Rosemount Systems, Inc. of Austin, Texas, includes one or more controllers 102 , one or more host or operating workstations 104 and / or other computing devices, such as other workstations, databases, configuration stations, etc., that are connected to a bus 110 connected, which may be, for example, an Ethernet bus. It is known that the control device or the control devices 102 and workstations 104 Contain processors that implement software stored in the memories of these devices. The control device 102 For example, it may be a distributed control system controller or any other type of controller implemented, for example, in a personal computer or other device that allows a user or operator to interface with the process control system 100 to form in a known manner.

Zahlreiche Anlageneinrichtungen 112 bis 115 sind wie dargestellt über redundante I/O-Einrichtungen 120 und 122 mit der Steuereinrichtung 102 verbunden, die nachfolgend im Detail beschrieben werden. Die Einrichtungen 112 bis 115 sind mit einem Bussegment 124 verbunden dargestellt, bei dem es sich um jeden gewünschten Bustyp handeln kann, wie zum Beispiel eine Feldbus-Verbindung. In diesem Fall können die Einrichtungen 112 bis 115 das Foundation-Feldbus-Kommunikationsprotokoll verwenden. Selbstverständlich kann jede der Anlageneinrichtungen 112 bis 115 einen beliebigen Typ der Anlageneinrichtungen entsprechen, die in dem Prozeßsteuernetz 100 verwendet werden, darunter beispielsweise Sensoren, Steuerventile, Positioniereinrichtungen, Gebläse, Videokameras, Mikrofone etc. Selbstverständlich können andere Einrichtungen in jeder gewünschten Weise mit dem Netz 100 verbunden werden.Numerous installation facilities 112 to 115 are as shown via redundant I / O devices 120 and 122 with the control device 102 which will be described in detail below. The facilities 112 to 115 are with a bus segment 124 connected, which may be any desired bus type, such as a fieldbus connection. In this case, the facilities can 112 to 115 Use the Foundation Fieldbus Communication Protocol. Of course, any of the plant facilities 112 to 115 correspond to any type of plant equipment used in the process control network 100 including, for example, sensors, control valves, positioning devices, blowers, video cameras, microphones, etc. Of course, other devices may connect to the network in any desired manner 100 get connected.

Wie 6 zeigt, sind die redundanten I/O-Einrichtungen 120 und 122 in dem Segment 124 zwischen die Steuereinrichtung 102 und die Anlageneinrichtungen 112 bis 115 parallel geschaltet. Für die nachfolgende Erörterung wird die I/O-Einrichtung 120 als Haupt-I/O-Einrichtung 120 bezeichnet, und die I/O-Einrichtung 122 wird als Sekundär-I/O-Einrichtung 122 bezeichnet. Wie vorstehend erörtert, hat jede der I/O-Einrichtungen 120 und 122 eine eindeutige Adresse, basierend auf dem Knoten, mit dem die Einrichtung verbunden ist. Die Steuereinrichtung 102 und die Anlageneinrichtungen 112 bis 115 identifizieren Mitteilungen von den I/O-Einrichtungen 120 und 122 basierend auf der Anwesenheit der Adresse in den auf dem Bussegment 124 übertragenen Mitteilungen. Um die Redundanz zu implementieren, sind die I/O-Einrichtungen 120 und 122 so konfiguriert, daß sie als eine einzelne virtuelle I/O-Einrichtung 130 arbeiten, die mit der Steuereinrichtung 102 und den Anlageneinrichtungen 112 bis 115 in derselben Weise unabhängig davon kommuniziert, welche der I/O-Einrichtungen 120 und 122 in dem Bussegment 124 aktiv ist und kommuniziert. Die I/O-Einrichtungen 120 und 122, ungeachtet dessen, welche Einrichtung gegenwärtig die aktive I/O-Einrichtung der virtuellen I/O-Einrichtung 130 ist, kommunizieren transparent mit der Steuereinrichtung 102, den Anlageneinrichtungen 112 bis 115 und den anderen Einrichtungen des Netzes 100, indem sie Mitteilungen veröffentlichen, welche dieselbe Adresse haben (eine virtuelle Veröffentlichungsadresse). Durch das Veröffentlichen von Mitteilungen unter Verwendung der virtuellen Veröffentlichungsadresse erscheinen alle Mitteilungen der virtuellen I/O-Einrichtung 130 gleich und werden in derselben Weise von der Steuereinrichtung 102 und den Anlageneinrichtungen 112 bis 115 verarbeitet, unabhängig davon, welche I/O-Einrichtung 120 beziehungsweise 122 die Mitteilung tatsächlich veröffentlichte.As 6 shows are the redundant I / O devices 120 and 122 in the segment 124 between the controller 102 and the facilities 112 to 115 connected in parallel. For the discussion below, the I / O device becomes 120 as the main I / O device 120 referred to, and the I / O device 122 is called a secondary I / O device 122 designated. As discussed above, each of the I / O devices has 120 and 122 a unique address based on the node to which the device is connected. The control device 102 and the facilities 112 to 115 identify messages from the I / O devices 120 and 122 based on the presence of the address in the on the bus segment 124 transmitted messages. To implement the redundancy, the I / O devices are 120 and 122 configured to act as a single virtual I / O device 130 work with the controller 102 and the facilities 112 to 115 in the same way regardless of which of the I / O devices 120 and 122 in the bus segment 124 is active and communicates. The I / O facilities 120 and 122 Regardless of which device currently the active I / O device of the virtual I / O device 130 is, communicate transparently with the controller 102 , the installation facilities 112 to 115 and the other facilities of the network 100 by publishing messages that have the same address (a virtual publication address). Publishing messages using the virtual publication address will display all the messages from the virtual I / O device 130 are the same and are in the same way by the controller 102 and the facilities 112 to 115 regardless of which I / O device 120 respectively 122 the message actually published.

Die virtuelle Veröffentlichungsadresse für die virtuelle I/O-Einrichtung 130 kann die eindeutige physische Adresse einer der I/O-Einrichtungen 120 oder 122 oder eine andere eindeutige Adresse sein, die der virtuellen I/O-Einrichtung 130 zugewiesen wird. Unabhängig von dem Wert der virtuellen Veröffentlichungsadresse oder der Art, in der die virtuelle Veröffentlichungsadresse zugewiesen wird, wird die virtuelle Veröffentlichungsadresse und der Code zur Implementierung der virtuellen I/O-Einrichtung 130 in dem Kommunikations-Stack der I/O-Einrichtungen 120 und 122 gespeichert. Zusätzlich werden die Veröffentlichungs-VCRs in der Steuereinrichtung 102 und den Anlageneinrichtungen 112 bis 115 mit der virtuellen Veröffentlichungsadresse für die virtuelle I/O-Einrichtung 130 anstelle der Adresse einer der beiden I/O-Einrichtungen 120 oder 122 konfiguriert.The virtual publishing address for the virtual I / O device 130 can the unique physical address of one of the I / O devices 120 or 122 or any other unique address, that of the virtual I / O device 130 is assigned. Regardless of the value of the publishing virtual address or the way in which the publish virtual address is assigned, the publish virtual address and the virtual I / O device implementation code become 130 in the communication stack of the I / O devices 120 and 122 saved. In addition, the publishing VCRs in the controller become 102 and the facilities 112 to 115 with the virtual publication address for the virtual I / O device 130 instead of the address of one of the two I / O devices 120 or 122 configured.

Während des normalen Betriebes des Prozeßsteuernetzes 100 sendet und empfängt eine der I/O-Einrichtungen 120 und 122 aktiv Mitteilungen auf dem Bussegment 124, arbeitet als der LAS für das Bussegment 124, führt Prozeßsteuerfunktionen und dergleichen aus, die von der virtuellen I/O-Einrichtung 130 ausgeführt werden, um die Prozeßsteuerung in dem Prozeßsteuernetz 100 zu bewirken. In der nachfolgenden Erörterung ist die I/O-Einrichtung 120, die vorstehend als die Haupt-I/O-Einrichtung 120 bezeichnet wurde, zunächst die aktive I/O-Einrichtung für die virtuelle I/O-Einrichtung 130. Die I/O-Einrichtung, die nicht als die aktive I/O-Einrichtung für die virtuelle I/O-Einrichtung 130 arbeitet, in diesem Fall die Sekundär-I/O-Einrichtung 122, wird als die Reserve-I/O-Einrichtung für die virtuelle I/O-Einrichtung 130 betrachtet.During normal operation of the process control network 100 sends and receives one of the I / O devices 120 and 122 active messages on the bus segment 124 , works as the LAS for the bus segment 124 , performs process control functions and the like performed by the virtual I / O device 130 executed to process control in the process control network 100 to effect. In the discussion below, the I / O device is 120 which referred to above as the main I / O device 120 First, the active I / O device for the virtual I / O device 130 , The I / O device not as the active I / O device for the virtual I / O device 130 works, in this case the secondary I / O device 122 , is called the reserve I / O device for the virtual I / O device 130 considered.

Während sie im Reservemodus ist, führt die Reserve-I/O-Einrichtung 122 keine der Prozeßsteuerfunktionen oder Kommunikationsfunktionen der virtuellen I/O-Einrichtung 130 aus. Die Reserve-I/O-Einrichtung 122 wird jedoch mit den VCRs für die virtuelle I/O-Einrichtung 130 konfiguriert und überwacht das Bussegment 124 auf Mitteilungen, die auf dem Bussegment 124 übertragen werden und für die virtuelle I/O-Einrichtung 130 bestimmt sind. Die Reserve-I/O-Einrichtung 122 empfängt und decodiert die Mitteilungen und speichert Informationen aus den Mitteilungen, die normalerweise von der aktiven I/O-Einrichtung 120 gespeichert würden. Die Reserve-I/O-Einrichtung kann sogar Informationen verarbeiten und darin gespeicherte Daten aktualisieren, aktualisierte aktive Linkschedules empfangen und speichern und alle weiteren Funktionen ausführen, die erforderlich sind, daß die Reserve-I/O-Einrichtung 122 die Prozeßsteuerfunktionen der virtuellen I/O-Einrichtung 130 übernehmen kann, wenn die aktive I/O-Einrichtung 120 betriebsunfähig wird oder aus anderen Gründen außer Dienst gestellt wird. Das hat zur Folge, daß, obgleich die Reserve-I/O-Einrichtung 122 das Veröffentlichen von Mitteilungen unterbricht, während sie im Reservemodus ist, die Reserveeinrichtung 122 eine Kommunikationsverbindung mit den Funktionsblockanwendungsprozessen für die Einrichtungen an dem Bus zur Verifizierung der Unversehrtheit der Kommunikation und zum Eliminieren von Verzögerungen beim Verbindungsaufbau während des Umschaltens in den aktiven Modus aufrechterhält.While in reserve mode, the spare I / O facility performs 122 none of the process control functions or communication functions of the virtual I / O device 130 out. The reserve I / O device 122 However, this is done with the virtual I / O device VCRs 130 configures and monitors the bus segment 124 on communications that are on the bus segment 124 and for the virtual I / O device 130 are determined. The reserve I / O device 122 Receives and decodes the messages and stores information from the messages that are normally received from the active I / O device 120 would be saved. The backup I / O device may even process information and update data stored therein, receive and store updated active link schedules, and perform all other functions required for the backup I / O device 122 the process control functions of the virtual I / O device 130 can take over when the active I / O device 120 becomes inoperative or is decommissioned for other reasons. As a result, although the spare I / O device 122 Publishing messages while in reserve mode interrupts the backup setup 122 maintains a communication link with the functional block application processes for the devices on the bus to verify the integrity of the communication and to eliminate delays in connection setup during the switch to active mode.

Zusätzlich zu dem Empfangen und Verarbeiten von Mitteilungen, die von den Anlageneinrichtungen 112 bis 115 an die virtuelle I/O-Einrichtung 130 übertragen werden, empfängt und speichert die Reserve-I/O-Einrichtung 122 auch die Mitteilungen, die von der aktiven I/O-Einrichtung 120 oder anderen Einrichtungen an dem Bus 110 veröffentlicht werden, um als die aktive I/O-Einrichtung der virtuellen I/O-Einrichtung 130 zu fungieren. Diese Funktionalität wird dadurch implementiert, daß die Kommunikations-Stacks der I/O-Einrichtungen 120 und 122 so programmiert werden, daß die Reserve-I/O-Einrichtung 122 Mitteilungen überwacht, die von der aktiven I/O-Einrichtung 120 veröffentlicht werden. Jede Einrichtung, die über den Bus 110 kommuniziert, hat sowohl einen Veröffentlichungspuffer zum Kompilieren und Speichern der Mitteilungen, die von der Einrichtung an dem Bus 110 kommuniziert werden, sowie einen Teilnehmerpuffer zum Speichern von Mitteilungen, die von anderen Einrichtungen in dem Prozeßsteuernetz 100 empfangen werden. Beispielsweise hat die Haupt-I/O-Einrichtung 120 einen Veröffentlichungspuffer 132 und einen Teilnehmerpuffer 134 und die Sekundär-I/O-Einrichtung 122 hat einen Veröffentlichungspuffer 136 und einen Teilnehmerpuffer 138. Bei bisher bekannten Einrichtungen speichert der Veröffentlichungspuffer nur Mitteilungen, die von der Einrichtung übertragen werden, und empfängt keine Mitteilungen, die an die Einrichtung übertragen wurden, und der Teilnehmerpuffer speichert nur Mitteilungen, die an die Einrichtung übertragen werden, und keine Mitteilungen, die von der Einrichtung übertragen werden sollen. Um jedoch die redundante I/O-Einrichtungen zu implementieren und die Reserve-I/O-Einrichtung mit einer minimalen oder ohne eine Unterbrechung der Prozeßsteuerung die Funktionen der aktiven I/O-Einrichtung übernehmen zu lassen, empfängt und speichert der Veröffentlichungspuffer der Reserve-I/O-Einrichtung 122 vorzugsweise die jüngst veröffentlichte Mitteilung von dem Veröffentlichungspuffer der aktiven I/O-Einrichtung 120.In addition to receiving and processing communications from the plant facilities 112 to 115 to the virtual I / O device 130 are transmitted, receive and store the spare I / O device 122 also the messages received from the active I / O facility 120 or other facilities on the bus 110 be published as the active I / O device of the virtual I / O device 130 to act. This functionality is implemented by the communication stacks of the I / O devices 120 and 122 be programmed so that the reserve I / O device 122 Messages monitored by the active I / O device 120 to be published. Any facility over the bus 110 has both a publish buffer for compiling and storing the messages sent by the device on the bus 110 and a subscriber buffer for storing messages from other devices in the process control network 100 be received. For example, the main I / O device has 120 a publishing buffer 132 and a participant buffer 134 and the secondary I / O device 122 has a publishing buffer 136 and a participant buffer 138 , In previously known devices, the publication buffer stores only messages transmitted from the device and does not receive messages transmitted to the device, and the user buffer stores only messages transmitted to the device and no messages sent from the device Device to be transferred. However, in order to implement the redundant I / O devices and have the spare I / O device take over the functions of the active I / O device with minimal or no interruption in process control, the release buffer of the backup device receives and stores I / O device 122 preferably the most recent release from the release buffer of the active I / O device 120 ,

Die Reserve-I/O-Einrichtung 122 ist in der Lage, von der aktiven I/O-Einrichtung 120 veröffentlichte Mitteilungen zu empfangen und zu speichern, indem der Kommunikations-Stack der redundanten I/O-Einrichtungen so konfiguriert wird, daß der Veröffentlichungspuffer der Reserve-I/O-Einrichtung 122 als ein Teilnehmerpuffer für Mitteilungen funktioniert, die von dem Veröffentlichungspuffer der aktiven X/O-Einrichtung 120 veröffentlicht werden. Während des Reservemodus führt der Veröffentlichungspuffer der Reserve-I/O-Einrichtung 122 nicht die normalen Funktionen eines Veröffentlichungspuffers aus, wie zum Beispiel das Ansprechen auf Zwangsdatenanforderungen und Verbindungserstellungsmitteilungen. Gleichzeitig überwacht die Reserve-I/O-Einrichtung das Bussegment 124 auf veröffentlichte Mitteilungen, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse für die virtuelle I/O-Einrichtung 130 haben. wenn eine von der aktiven I/O-Einrichtung 120 veröffentlichte Mitteilung erfasst wird, decodiert die Reserve-I/O-Einrichtung 122 die Mitteilung und speichert die Mitteilung in ihrem Veröffentlichungspuffer anstelle ihres Teilnehmerpuffers. Wenn die Reserve-I/O-Einrichtung 122 die Funktionen der aktiven I/O-Einrichtung übernimmt, hat der Veröffentlichungspuffer der neuen aktiven I/O-Einrichtung die jüngsten Daten von dem Veröffentlichungspuffer der funktionsunfähigen I/O-Einrichtung und ist bereit, die Funktion der funktionsunfähigen I/O-Einrichtung unmittelbar zu übernehmen, ohne daß das Eingreifen eines Benutzers oder einer Steuereinrichtung erforderlich wäre, um die Daten in der neuen aktiven I/O-Einrichtung zu aktualisieren. Sobald die I/O-Einrichtung von dem Reservemodus in den Aktivmodus wechselt, führt die I/O-Einrichtung die Überwachung auf Mitteilungen, die die virtuelle Veröffentlichungsadresse für die virtuelle I/O-Einrichtung 130 enthalten, nicht weiter fort, und nimmt die Aktivitäten des normalen Status auf, wie zum Beispiel das Ansprechen auf Zwangsdatenbefehle und Verbindungsaufbaumitteilungen.The reserve I / O device 122 is able to from the active I / O device 120 to receive and store published messages by configuring the communication stack of the redundant I / O devices so that the release buffer of the standby I / O device 122 acts as a message buffer for the message coming from the publish buffer of the active X / O device 120 to be published. During reserve mode, the release buffer will carry the spare I / O device 122 not the normal functions of a publish buffer, such as responding to compulsory data requests and call origination messages. At the same time, the standby I / O device monitors the bus segment 124 on published messages, which are the virtual publication address for the virtual I / O device 130 to have. if any of the active I / O device 120 released, decodes the reserve I / O facility 122 the message and saves the message in their publishing buffer instead of their subscriber buffer. If the reserve I / O device 122 assumes the functions of the active I / O device, the release buffer of the new active I / O device has the most recent data from the unavailable I / O device release buffer and is ready to immediately access the function of the inoperative I / O device without the intervention of a user or controller would be required to update the data in the new active I / O device. As soon as the I / O device transitions from the backup mode to the active mode, the I / O device monitors the messages for the virtual I / O device virtual publication address 130 Contain, not further, and pick up the activities of normal status, such as responding to compulsory data commands and connection setup messages.

Zusätzlich zu Verbindungen über das Bussegment 124 können die I/O-Einrichtungen 120 und 122 auch eine direkte Kommunikationsverbindung 140 haben, über welche die I/O-Einrichtungen 120 und 122 miteinander in einer Weise kommunizieren, die nicht unbedingt durch das Kommunikationsprotokoll vorgegeben ist, das auf dem Bussegment 124 implementiert ist. Die Kommunikationsverbindung 140 kann jede Standardverbindung zwischen den I/O-Einrichtungen 120 und 122 sein, über welche die Einrichtungen kommunizieren können, wie zum Beispiel die physische Verbindung zwischen den I/O-Einrichtungen 120 und 122 mit dem Backbone des Busses, eine direkte festverdrahtete Verbindung zwischen den Einrichtungen 120 und 122 und dergleichen. Die I/O-Einrichtungen 120 und 122 können jede Art von Informationen austauschen, die für die Funktion der Einrichtungen als redundante I/O-Einrichtungen und damit zur Implementierung der virtuellen I/O-Einrichtung 130 wie vorstehend beschrieben erforderlich ist. Die Informationen können Kommunikationsvorgänge darüber enthalten, welche der I/O-Einrichtungen 120 und 122 die Haupt-I/O-Einrichtung ist und welche die Sekundär-I/O-Einrichtung ist, welche Einrichtung die aktive Einrichtung und welche die Reserveeinrichtung ist, sowie aktualisierte Informationen von der aktiven I/O-Einrichtung, welche für die Reserve-I/O-Einrichtung erforderlich ist, um die Funktion als aktive I/O-Einrichtung zu übernehmen. Die I/O-Einrichtungen können ferner Statusinformationen austauschen, die anzeigen, daß die aktive I/O-Einrichtung unmittelbar vor der Funktionsunfähigkeit steht oder funktionsunfähig ist. Zusätzlich können die I/O-Einrichtungen 120 und 122 Funktionsblöcke haben, die zum Implementieren der Prozeßsteuerung verwendet werden, und die I/O-Einrichtungen 120 und 122 können Informationen zur Verwendung durch die Funktionsblöcke zur Bewirkung der Prozeßsteuerung austauschen.In addition to connections via the bus segment 124 can the I / O facilities 120 and 122 also a direct communication connection 140 have over which the I / O facilities 120 and 122 communicate with each other in a way that is not necessarily dictated by the communication protocol that is on the bus segment 124 is implemented. The communication connection 140 can any standard connection between the I / O devices 120 and 122 over which the devices can communicate, such as the physical connection between the I / O devices 120 and 122 with the backbone of the bus, a direct hardwired connection between the devices 120 and 122 and the same. The I / O facilities 120 and 122 can exchange any kind of information necessary for the function of the devices as redundant I / O devices and thus for the implementation of the virtual I / O device 130 as described above is required. The information may include communications about which of the I / O devices 120 and 122 is the main I / O device and which is the secondary I / O device, which device is the active device and which is the backup device, and updated information from the active I / O device used for the backup I / O device is required to take over the function as an active I / O device. The I / O devices may also exchange status information indicating that the active I / O device is about to fail or is inoperable. In addition, the I / O facilities can 120 and 122 Have functional blocks used to implement process control and the I / O devices 120 and 122 may exchange information for use by the functional blocks to effect process control.

Wenn die I/O-Einrichtungen 120 und 122 in dem Prozeßsteuernetz 100 installiert werden, muss den I/O-Einrichtungen 120 und 122 bekannt sein, daß sie ein Paar von redundanten I/O-Einrichtungen sind, daß eine der I/O-Einrichtungen 120 und 122 die Haupt-I/O-Einrichtung ist und die andere die Sekundär-I/O-Einrichtung, und daß eine der I/O-Einrichtungen 120 und 122 die aktive I/O-Einrichtung und die andere die Reserve-I/O-Einrichtung ist. Ein Verfahren zum Erstellen der Beziehung zwischen den I/O-Einrichtungen 120 und 122 ist der Informationsaustausch zwischen den I/O-Einrichtungen 120 und 122 über die vorstehend beschriebene Kommunikationsverbindung 140. Ein anderer Weg zum Erzeugen der Beziehung zwischen den I/O-Einrichtungen 120 und 122 ist, daß ein Benutzer die I/O-Einrichtungen 120 und 122 direkt programmiert, oder das Ausführen einer Programmierroutine in einer Host-Einrichtung oder einer Bedienungsworkstation 104, die die Programmierung der I/O-Einrichtungen 120 und 122 über Mitteilungen veranlasst, die über den Bus 110 übertragen werden. Alternativ kann die Beziehung zwischen den I/O-Einrichtungen 120 und 122 und den anderen Einrichtungen in dem Prozeßsteuernetz 100 durch die physische Konfiguration der Einrichtungen und/oder durch die Art und Weise bestimmt werden, in der die I/O-Einrichtungen 120 und 122 mit dem Prozeßsteuernetz 100 verbunden werden.If the I / O facilities 120 and 122 in the process control network 100 must be installed, the I / O facilities 120 and 122 be aware that they are a pair of redundant I / O devices that one of the I / O devices 120 and 122 the main I / O device is and the other is the secondary I / O device, and that one of the I / O devices 120 and 122 the active I / O device and the other is the reserve I / O device. A method of creating the relationship between the I / O devices 120 and 122 is the exchange of information between the I / O facilities 120 and 122 via the communication link described above 140 , Another way to create the relationship between the I / O devices 120 and 122 is that a user's I / O facilities 120 and 122 programmed directly, or the execution of a programming routine in a host device or an operator workstation 104 that programming the I / O devices 120 and 122 via messages sent over the bus 110 be transmitted. Alternatively, the relationship between the I / O devices 120 and 122 and the other facilities in the process control network 100 be determined by the physical configuration of the devices and / or by the way in which the I / O devices 120 and 122 with the process control network 100 get connected.

In 7 ist die physische Konfiguration des Prozeßsteuernetzes aus 6 dargestellt. Die Steuereinrichtung 102, die I/O-Einrichtungen 120 und 122 und andere Einrichtungen sind mit dem Bussegment 124 über eine Backplane 150 verbunden, die eine Vielzahl von Anschlüssen oder Slots mit Steckverbindungen hat. Die Einrichtungen sind mit den Slots der Backplane verbunden und die Backplane ist so konfiguriert, daß die Einrichtungen ordnungsgemäß mit dem Bussegment 124 verbunden sind. Um beispielsweise das Prozeßsteuernetz 100 aus 6 zu implementieren, ist die Backplane so konfiguriert, daß der Slot, mit dem die Steuereinrichtung 102 verbunden ist, in Reihe zwischen den Bus 110 und die I/O-Einrichtungen 120 und 122 geschaltet ist, und die Slots, mit welchen die I/O-Einrichtungen 120 und 122 verbunden sind, parallel zueinander und in Reihe zwischen die Steuereinrichtung 102 und die Anlageneinrichtungen 112 bis 115 auf dem Bussegment 124 geschaltet sind. Während die physische Verbindung der Einrichtungen mit dem Bus 110 hauptsächlich zum Informationsaustausch zwischen den Einrichtungen und zum Implementieren der Prozeßsteuerung verwendet wird, kann die physische Verbindung auch verwendet werden, um die I/O-Einrichtungen 120 und 122 und die übrigen Einrichtungen in dem Prozeßsteuernetz 100 zu informieren, daß die I/O-Einrichtungen 120 und 122 ein redundantes Paar von I/O-Einrichtungen bilden.In 7 is the physical configuration of the process control network off 6 shown. The control device 102 , the I / O facilities 120 and 122 and other facilities are with the bus segment 124 over a backplane 150 connected, which has a variety of terminals or slots with connectors. The devices are connected to the slots of the backplane and the backplane is configured to properly connect the devices to the bus segment 124 are connected. For example, the process control network 100 out 6 To implement, the backplane is configured so that the slot with which the controller 102 connected in series between the bus 110 and the I / O facilities 120 and 122 is switched, and the slots with which the I / O devices 120 and 122 are connected, in parallel and in series between the control device 102 and the facilities 112 to 115 on the bus segment 124 are switched. While the physical connection of the facilities to the bus 110 mainly for Information exchange between the devices and used to implement the process control, the physical connection can also be used to the I / O devices 120 and 122 and the remaining facilities in the process control network 100 to inform that the I / O facilities 120 and 122 form a redundant pair of I / O devices.

Darüber hinaus kann die Verbindung zwischen der Steuereinrichtung 102 und den I/O-Einrichtungen 120 und 122 verwendet werden, um das Umschalten der Reserve-I/O-Einrichtung 122 in den aktiven Modus zu steuern. Beispielsweise können die I/O-Einrichtungen 120 und 122 so konfiguriert sein, daß sie Statusinformationen an die Steuereinrichtung 102 übertragen. Die Stationsinformationen können Alarmmitteilungen mit der Information enthalten, daß die aktive I/O-Einrichtung 120 in unmittelbarer Zukunft funktionsunfähig wird oder funktionsunfähig ist. Die Steuereinrichtung 102 kann so programmiert sein, daß sie auf eine Alarmmitteilung reagiert, indem sie den Betriebsmodus der I/O-Einrichtungen 120 und 122 umschaltet, so daß die aktive I/O-Einrichtung 120 den Reservemodus annimmt und die Reserve-I/O-Einrichtung 122 den aktiven Modus annimmt. Die Steuereinrichtung 102 kann ferner so programmiert sein, daß sie eine Mitteilung an einen Host 104 überträgt, die anzeigt, daß die I/O-Einrichtung 120 gewartet werden muss.In addition, the connection between the control device 102 and the I / O facilities 120 and 122 used to switch the reserve I / O device 122 to steer into the active mode. For example, the I / O devices 120 and 122 be configured to send status information to the controller 102 transfer. The station information may include alarm messages with the information that the active I / O device 120 becomes inoperable or inoperative in the immediate future. The control device 102 may be programmed to respond to an alarm message by indicating the operating mode of the I / O devices 120 and 122 switches so that the active I / O device 120 the reserve mode and the reserve I / O device 122 takes the active mode. The control device 102 may also be programmed to send a message to a host 104 which indicates that the I / O device 120 must be serviced.

8 zeigt eine schematische Darstellung der Backplane 150 aus 7. Die Backplane 150 enthält eine Vielzahl von Slots 152 bis 160, die jeweils in der Lage sind, eine Einrichtung mit dem Bus 110 zu verbinden. Jeder der Slots 152 bis 160 hat eine Vielzahl von Kontaktstiften 162, die in zugehörige Öffnungen an den damit verbundenen Einrichtungen eingeführt werden, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Bus 110 und den Einrichtungen zu erstellen. Zusätzlich ist die Backplane 150 mit den entsprechenden elektrischen Verbindungen zwischen den Slots 152 bis 160 konfiguriert, um die mit den Slots 152 bis 160 verbundenen Einrichtungen ordnungsgemäß miteinander zu verbinden, wie zum Beispiel die Verbindungen für das vorstehend beschriebene Bussegment 124. Zusätzlich können die Backplane 150 und/oder die I/O-Einrichtungen 120 und 122 so konfiguriert sein, daß sie die redundanten I/O-Einrichtungen implementieren. 8th shows a schematic representation of the backplane 150 out 7 , The backplane 150 contains a variety of slots 152 to 160 who are each capable of a facility by bus 110 connect to. Each of the slots 152 to 160 has a variety of contact pins 162 which are inserted into associated openings at the associated equipment to provide an electrical connection between the bus 110 and to create the facilities. In addition, the backplane 150 with the appropriate electrical connections between the slots 152 to 160 configured to work with the slots 152 to 160 properly connected to each other, such as the connections for the bus segment described above 124 , In addition, the backplane can 150 and / or I / O facilities 120 and 122 be configured to implement the redundant I / O devices.

Eine alternative Konfiguration zur Implementierung der redundanten I/O-Einrichtungen ist, bestimmte Slots an der Backplane 150 für die Haupt-I/O-Einrichtung und die Sekundär-I/O-Einrichtung, die das redundante Paar bilden, anzugeben. Beispielsweise kann vorbestimmt werden, daß für das Prozeßsteuernetz 100 der fünfte Slot 156 und der sechste Slot 157 auf der Backplane 150 für Bussegmente für redundante I/O-Einrichtungen 120 und 122 reserviert sind. Im einzelnen wird die Haupt-I/O-Einrichtung mit dem fünften Slot 156 und die Sekundär-I/O-Einrichtung mit dem sechsten Slot 157 verbunden. In dieser Implementierung von redundanten I/O-Einrichtungen sind die I/O-Einrichtungen 120 und 122 so programmiert, daß sie die Verbindung mit dem fünften oder dem sechsten Slot 156 oder 157 oder die Bezeichnung entweder als die Haupt-I/O-Einrichtung oder die Sekundär-I/O-Einrichtung in Abhängigkeit von dem Slot 156 oder 157, mit dem sie verbunden sind, sowie den zugehörigen Standardbetriebsmodus, entweder aktiv oder Reserve, erkennen. Erweitert man das vorstehend beschriebene Beispiel, so kann der fünfte Slot 156 die Slotposition für die Haupt-I/O-Einrichtung sein und der sechste Slot 157 kann die Slotposition für die Sekundär-I/O-Einrichtung sein. Wenn die I/O-Einrichtungen 120 und 122 mit der Backplane verbunden werden, wird die I/O-Einrichtung 120 als Haupt-I/O-Einrichtung mit dem fünften Slot 156 verbunden und die I/O-Einrichtung 122, die Sekundäreinrichtung, wird mit dem sechsten Slot 157 verbunden. Die I/O-Einrichtung 120 erfasst die Verbindung mit dem fünften Slot 156 und stellt fest, daß sie die Haupt-I/O-Einrichtung eines redundanten Paares von I/O-Einrichtungen ist und nimmt die Rolle der aktiven I/O-Einrichtung für die virtuelle I/O-Einrichtung 130 an. In ähnlicher Weise erfasst die I/O-Einrichtung 122 die Verbindung mit dem sechsten Slot 157 und stellt fest, daß sie die Sekundär-I/O-Einrichtung eines redundanten Paares von I/O-Einrichtungen ist und nimmt die Rolle der Reserve-I/O-Einrichtung für die virtuelle I/O-Einrichtung 130 an. Mit einer derartigen Konfiguration erkennt in dem Fall, daß eine der I/O-Einrichtungen 120 und 122 oder beide funktionsunfähig werden, eine Ersatz-I/O-Einrichtung anhand ihrer Slotposition, daß sie Teil eines redundanten Paares ist, ohne daß es erforderlich ist, nach dem Anschließen die Einrichtung neu zu programmieren, was für zusätzliche Verzögerung sorgt. Darüber hinaus können die anderen Einrichtungen des Prozeßsteuernetzes 100, wie zum Beispiel die Hosts oder Bedienungsworkstations 104, so programmiert sein, daß sie die Anwesenheit von redundanten Paaren von I/O-Einrichtungen erfassen. Beim Erfassen von I/O-Einrichtungen 120 und 122, die mit dem fünften beziehungsweise dem sechsten Slot 156 beziehungsweise 157 verbunden sind, können die Host-Bedienungsworkstations 104 auch automatisch die Anzeigen des Prozeßsteuernetzes 100 mit den redundanten I/O-Einrichtungen 120 und 122 aktualisieren. Selbstverständlich können die I/O-Einrichtungen ihre Verbindung mit einem bestimmten Slot und den mit diesem Slot verbundenen redundanten Betrieb anhand der Konfiguration von Stiften oder anderer Hardware (oder Software) an der Backplane erfassen.An alternative configuration for implementing the redundant I / O devices is certain slots on the backplane 150 for the main I / O device and the secondary I / O device that make up the redundant pair. For example, it may be predetermined that for the process control network 100 the fifth slot 156 and the sixth slot 157 on the backplane 150 for bus segments for redundant I / O devices 120 and 122 are reserved. More specifically, the main I / O device becomes the fifth slot 156 and the secondary I / O device with the sixth slot 157 connected. In this implementation of redundant I / O devices, the I / O devices are 120 and 122 programmed to connect to the fifth or sixth slot 156 or 157 or the designation as either the main I / O device or the secondary I / O device depending on the slot 156 or 157 to which they are connected, as well as the associated standard operating mode, either active or reserve. If one extends the example described above, then the fifth slot 156 the slot position for the main I / O device and the sixth slot 157 can be the slot position for the secondary I / O device. If the I / O facilities 120 and 122 Connected to the backplane becomes the I / O device 120 as the main I / O device with the fifth slot 156 connected and the I / O device 122 , the secondary device, comes with the sixth slot 157 connected. The I / O device 120 detects the connection to the fifth slot 156 and notes that it is the main I / O device of a redundant pair of I / O devices and takes the role of the active I / O device for the virtual I / O device 130 at. Similarly, the I / O device detects 122 the connection with the sixth slot 157 and notes that it is the secondary I / O device of a redundant pair of I / O devices and takes the role of the backup I / O device for the virtual I / O device 130 at. With such a configuration, in the case recognizes that one of the I / O devices 120 and 122 or both become inoperable, a spare I / O device, by virtue of its slot position, is part of a redundant pair, without the need to reprogram the device after connection, which provides additional delay. In addition, the other facilities of the process control network 100 such as the hosts or operator workstations 104 , be programmed to detect the presence of redundant pairs of I / O devices. When capturing I / O devices 120 and 122 , with the fifth or the sixth slot 156 respectively 157 may be the host operating workstations 104 also automatically the displays of the process control network 100 with the redundant I / O devices 120 and 122 To update. Of course, the I / O devices can detect their connection to a particular slot and the redundant operation associated with that slot by configuring pins or other hardware (or software) on the backplane.

Eine weitere alternative Konfiguration zur Implementierung der redundanten I/O-Einrichtungen, ohne daß eine Programmierung der I/O-Einrichtungen nach dem Anschließen erforderlich ist, ist die Veränderung der Spannungspegel der Stifte 162, mit welchen die I/O-Einrichtungen verbunden sind. Jeder der Slots 152 bis 160 ist mit zwölf Stiften 162 zum Anschluß der Einrichtungen an die Slots 152 bis 160 der Backplane 150 dargestellt, obgleich die Verwendung von mehr oder weniger Stiften 162 basierend auf den Erfordernissen der mit dem Bus 110 verbundenen Hardware vorweggenommen wird. Zwei Kontaktstifte 162 in jedem Slot sind erforderlich, um die Beziehung zwischen den I/O-Einrichtungen 120 und 122 festzulegen: Der erste Stift, der anzeigt, daß der Slot einer eines Paares von redundanten I/O-Einrichtungen ist, und der zweite Kontaktstift, der anzeigt, ob die damit verbundene I/O-Einrichtung die Haupt-I/O-Einrichtung oder die Sekundär-I/O-Einrichtung ist. Ebenso wie die I/O-Einrichtungen in dem vorstehenden Beispiel programmiert waren, um den Slot zu erfassen, mit dem sie verbunden sind, sind die I/O-Einrichtungen in dieser alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so programmiert, daß sie den Spannungspegel der festgelegten Kontaktstifte bewerten, um festzustellen, ob sie ein Teil eines redundanten Paares von I/O-Einrichtungen sind. In diesem Beispiel werden die zehnten Kontaktstifte 164 und 168 des dritten und des vierten Slots 154 beziehungsweise 155 auf einen hohen Pegel gesetzt, um anzuzeigen, daß die mit diesen verbundenen I/O-Einrichtungen Teil eines redundanten Paares von I/O-Einrichtungen sind. Die elften Kontaktstifte 166 und 170 der Slots 154 beziehungsweise 155 sind auf einen hohen Pegel gesetzt, um anzugeben, daß der Slot 154 oder 155 der rechte Slot des redundanten Paares ist, und auf einen niedrigen Pegel, um anzuzeigen, daß der Slot 154 oder 155 der linke Slot des redundanten Paares ist. Der Wert der elften Kontaktstifte 166 und 170 legt auch fest, welche I/O-Einrichtung die Haupteinrichtung und welche die Sekundäreinrichtung ist. In dem vorliegenden Beispiel gibt ein niedriger Wert auf dem elften Kontaktstift 166 oder 170 die Haupt-I/O-Einrichtung an. Folglich werden in diesem Beispiel die beiden zehnten Stifte 164 und 168 auf hochpegelig gesetzt und der elfte Kontaktstift 166 des dritten Slots 154 wird auf niederpegelig gesetzt, um anzugeben, daß der Slot 154 der linke Slot des Paares ist und daß die mit diesem verbundene I/O-Einrichtung die Haupt-I/O-Einrichtung ist, und der elfte Kontaktstift 170 des vierten Slots 155 wird auf hochpegelig gesetzt, um anzugeben, daß der Slot 155 der rechte Slot des Paares ist und daß die mit diesem verbundene I/O-Einrichtung die Sekundär-I/O-Einrichtung ist. Wie in dem vorstehend beschriebenen Beispiel werden die I/O-Einrichtungen 120 und 122 so programmiert, daß sie die zehnten und die elften Kontaktstifte der Slots, mit welchen sie verbunden sind, bewerten, um zu bestimmen, ob sie Teil eines redundanten Paares von I/O-Einrichtungen sind und ob sie die Haupt-I/O-Einrichtung oder die Sekundär-I/O-Einrichtung sind.Another alternative configuration for implementing the redundant I / O devices without programming the I / O Means required after connection is changing the voltage level of the pins 162 to which the I / O devices are connected. Each of the slots 152 to 160 is with twelve pens 162 to connect the equipment to the slots 152 to 160 the backplane 150 although the use of more or less pens 162 based on the requirements of the bus 110 connected hardware is anticipated. Two contact pins 162 in each slot are required to understand the relationship between the I / O devices 120 and 122 The first pin indicating that the slot is one of a pair of redundant I / O devices and the second pin indicating whether the associated I / O device is the main I / O device or is the secondary I / O device. Just as the I / O devices in the above example were programmed to detect the slot to which they are connected, in this alternative embodiment of the present invention, the I / O devices are programmed to match the voltage level of the designated one Evaluate pins to see if they are part of a redundant pair of I / O devices. In this example, the tenth pins are 164 and 168 of the third and fourth slots 154 respectively 155 is set high to indicate that the I / O devices connected to them are part of a redundant pair of I / O devices. The eleventh pins 166 and 170 the slots 154 respectively 155 are set to a high level to indicate that the slot 154 or 155 the right slot of the redundant pair is low and to a low level to indicate that the slot 154 or 155 is the left slot of the redundant pair. The value of the eleventh pins 166 and 170 Also determines which I / O device is the main device and which is the secondary device. In the present example, a low value is on the eleventh pin 166 or 170 the main I / O device. Consequently, in this example, the two tenth pins 164 and 168 set to high and the eleventh pin 166 of the third slot 154 is set to low to indicate that the slot 154 is the left slot of the pair and that the I / O device connected to it is the main I / O device and the eleventh pin 170 of the fourth slot 155 is set to high to indicate that the slot 155 is the right slot of the pair and that the I / O device connected to it is the secondary I / O device. As in the example described above, the I / O devices become 120 and 122 programmed to evaluate the tenth and eleventh pins of the slots to which they are connected to determine if they are part of a redundant pair of I / O devices and if they are the main I / O device or the secondary I / O device.

Darüber hinaus können die Hosts oder Bedienungsworkstations 104 erfassen, ob ein redundantes Paar von I/O-Einrichtungen mit dem Bussegment 124 verbunden ist, und das redundante Paar von I/O-Einrichtungen betreffende Informationen den Benutzern anzeigen, wenn ein derartiges Paar erfasst wird. Die Hosts oder Bedienungsworkstations 104 können eine Benutzerschnittstelle enthalten, die eine Anzeige für Informationen hinsichtlich des Prozeßsteuernetzes und seiner Einrichtungen hat. Um die erforderlichen Prozess- und Einrichtungsdaten zu erfassen, kann der Host 104 mit einer automatischen Abtastfunktion konfiguriert sein, durch welche er periodisch die Knoten auf dem Bus abfragt, um festzustellen, ob Einrichtungen angeschlossen sind, und wenn Einrichtungen vorhanden sind, Informationen über die Einrichtung zur Anzeige für den Benutzer zu erfassen. Der Hast 104 und/oder die Anlageneinrichtungen können so konfiguriert werden, daß die automatische Abtastfunktion die Anwesenheit von redundanten I/O-Einrichtungen 120 und 122 entdeckt. Beispielsweise können die I/O-Einrichtungen 120 und 122 so programmiert werden, daß sie Mitteilungen übertragen, die anzeigen, daß die I/O-Einrichtungen 120 redundant sind, zusammen mit ihrem gegenwärtigen Operationsmodus, und der Host 104 kann so programmiert werden, daß er diese Mitteilungen empfängt. Alternativ kann der Host 104 in ähnlicher Weise wie die I/O-Einrichtungen 120 und 122 mit Informationen programmiert werden, daß festgelegte Slots für redundante I/O-Einrichtungen 120 und 122 reserviert sind, und erfassen, wenn eine Einrichtung an die festgelegten Slots angeschlossen wird. Andere alternative Konfigurationen, um den Host 104 die Anwesenheit von redundanten I/O-Einrichtungen erkennen zu lassen und die Information an der Benutzerschnittstelle anzuzeigen, werden von den Erfindern in Betracht gezogen und sind für den Durchschnittsfachmann offensichtlich.In addition, the hosts or operator workstations 104 detect if there is a redundant pair of I / O devices with the bus segment 124 and inform the redundant pair of I / O devices of information to users when such a pair is detected. The hosts or operating workstations 104 may include a user interface having an indication of information regarding the process control network and its facilities. To capture the required process and device data, the host can 104 be configured with an automatic scanning function by which it periodically polls the nodes on the bus to determine if devices are connected and if there are devices to collect information about the device for display to the user. The hurry 104 and / or the equipment may be configured such that the automatic scanning function detects the presence of redundant I / O devices 120 and 122 discovered. For example, the I / O devices 120 and 122 be programmed to transmit messages indicating that the I / O devices 120 are redundant, along with their current mode of operation, and the host 104 can be programmed to receive these messages. Alternatively, the host 104 in a similar way to the I / O facilities 120 and 122 be programmed with information that specified slots for redundant I / O devices 120 and 122 are reserved and detect when a device is connected to the designated slots. Other alternative configurations to the host 104 Recognizing the presence of redundant I / O devices and displaying the information at the user interface are contemplated by the inventors and will be apparent to one of ordinary skill in the art.

Während die hierin beschriebenen redundanten I/O-Einrichtungen in einem Prozeßsteuernetz implementiert wurden, das unter einem Feldbus-Protokoll arbeitet, sei angemerkt, daß die hier beschriebene redundante I/O-Funktionalität unter Verwendung von anderen Arten von Programmen, Hardware, Firmware etc. implementiert werden kann, die zu anderen Arten von Steuersystemen und/oder Kommunikationsprotokollen gehören. Während das Feldbus-Protokoll den Begriff ”Funktionsblock” verwendet, um eine bestimmte Art einer Einheit zu beschreiben, die in der Lage ist, eine Prozeßsteuerfunktion auszuführen, sei angemerkt, daß der Begriff Funktionsblock in seiner Verwendung hierin nicht in dieser Weise beschränkt ist und jede Art von Einrichtung, Programm, Routine oder anderer Einheit einschließt, die in der Lage ist, eine Prozeßsteuerfunktion in beliebiger Weise an verteilten Orten innerhalb eines Prozeßsteuernetzes auszuführen. Somit können die hierin beschriebenen und beanspruchten redundanten I/O-Einrichtungen in Prozeßsteuernetzen implementiert werden, die andere Prozeßsteuerkommunikationsprotokolle oder Schemata (die gegenwärtig existieren können oder in Zukunft entwickelt werden) verwenden, solange diese Netze oder Protokolle es ermöglichen oder vorsehen, daß Steuerfunktionen an verteilten Orten innerhalb eines Prozesses ausgeführt werden. Während darüber hinaus die hier aufgezeigten Ausführungsformen auf redundante I/O-Einrichtungen gerichtet sind, sei angemerkt, daß die hier beschriebene redundante Funktionalität unter Verwendung von anderen Arten von Einrichtungen implementiert werden kann, für welche die Implementierung von Redundanz in dem Prozeßsteuernetz gewünscht wird.While the redundant I / O devices described herein have been implemented in a process control network operating under a fieldbus protocol, it should be appreciated that the redundant I / O functionality described herein may be implemented using other types of programs, hardware, firmware, etc. can be implemented, which belong to other types of control systems and / or communication protocols. While the fieldbus protocol uses the term "function block" to describe a particular type of entity that is capable of performing a process control function, it should be understood that the term function block as used herein is not so limited herein and each Type of device, program, routine or other entity capable of performing a process control function in arbitrary fashion at distributed locations within a process control network. Thus, the redundant I / O devices described and claimed herein may be implemented in process control networks that use other process control communication protocols or schemes (that may or may not currently exist) as long as those networks or protocols allow or provide control functions to distributed ones Places are running within a process. Moreover, while the embodiments disclosed herein are directed to redundant I / O devices, it should be appreciated that the redundant functionality described herein may be implemented using other types of devices for which the implementation of redundancy in the process control network is desired.

Claims (46)

Prozeßsteuersystem zur Kommunikation in einem Prozeßsteuernetz mit einer Vielzahl von redundanten Einrichtungen einer virtuellen I/O-Einrichtung (130), die jeweils eine eindeutige Adresse haben, wobei das Prozeßsteuersystem aufweist: einen Bus (110); eine redundante Haupteinrichtung (120) der virtuellen I/O-Einrichtung (130) mit einer ersten eindeutigen Adresse, die mit dem Bus (110) kommunikativ verbunden ist und so programmiert ist, daß sie Mitteilungen auf dem Bus veröffentlicht, die eine virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, und mit einem Veröffentlichungspuffer (132) und einem Teilnehmerpuffer (134); eine redundante Sekundäreinrichtung (122) der virtuellen I/O-Einrichtung (130) mit einer zweiten eindeutigen Adresse, die mit dem Bus kommunikativ verbunden ist und so programmiert ist, daß sie Mitteilungen auf dem Bus veröffentlicht, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, und mit einem Veröffentlichungspuffer (136) und einem Teilnehmerpuffer (138); und mindestens eine Empfangseinrichtung, die mit dem Bus kommunikativ verbunden ist und so programmiert ist, daß sie auf dem Bus veröffentlichte Mitteilungen, die die virtuelle Veröffentlichungsadresse der virtuellen I/O-Einrichtung aufweisen, verarbeitet; wobei der Bus (110) mit der Haupteinrichtung (120), mit der Sekundäreinrichtung (122) und mit mindestens einer Empfangseinrichtung verbunden ist, und wobei die redundante Haupteinrichtung (120) in einem aktiven Modus arbeitet, in dem die redundante Haupteinrichtung (120) Mitteilungen auf dem Bus (110) für mindestens eine Empfangseinrichtung überträgt, und die redundante Sekundäreinrichtung (122) in einem Reservemodus arbeitet, in dem die Sekundäreinrichtung (122) keine Mitteilungen auf dem Bus überträgt, und wobei der Veröffentlichungspuffer (136) der Sekundäreinrichtung (122) in dem Reservemodus empfangene Mitteilungen der Haupteinrichtung (120) speichert.Process control system for communication in a process control network with a plurality of redundant devices of a virtual I / O device ( 130 ), each having a unique address, the process control system comprising: a bus ( 110 ); a redundant main facility ( 120 ) of the virtual I / O device ( 130 ) with a first unique address associated with the bus ( 110 ) is communicatively connected and programmed to publish messages on the bus that have a virtual publication address and a publication buffer ( 132 ) and a participant buffer ( 134 ); a redundant secondary device ( 122 ) of the virtual I / O device ( 130 ) having a second unique address communicatively coupled to the bus and programmed to publish messages on the bus having the virtual publication address and a publication buffer ( 136 ) and a participant buffer ( 138 ); and at least one receiving device communicatively connected to the bus and programmed to process messages published on the bus having the virtual I / O device virtual publishing address; the bus ( 110 ) with the main facility ( 120 ), with the secondary device ( 122 ) and at least one receiving device, and wherein the redundant main device ( 120 ) operates in an active mode in which the redundant main facility ( 120 ) Messages on the bus ( 110 ) for at least one receiving device, and the redundant secondary device ( 122 ) operates in a reserve mode in which the secondary device ( 122 ) does not transmit messages on the bus, and the publication buffer ( 136 ) of secondary equipment ( 122 ) messages received in the reserve mode from the main facility ( 120 ) stores. Prozeßsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Sekundäreinrichtung in dem aktiven Modus arbeitet, wenn die redundante Haupteinrichtung funktionsunfähig ist.A process control system according to claim 1, characterized in that the redundant secondary means operates in the active mode when the redundant main means is disabled. Prozeßsteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Sekundäreinrichtung feststellt, daß die redundante Haupteinrichtung funktionsunfähig ist, wenn die redundante Haupteinrichtung keine Mitteilungen auf dem Bus überträgt, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse enthalten.A process control system according to claim 1 or 2, characterized in that the redundant secondary means determines that the redundant main device is inoperative when the redundant main device does not transmit messages on the bus containing the virtual publication address. Prozeßsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, ferner enthaltend eine Steuereinrichtung, die mit der redundanten Haupteinrichtung (120) und der redundanten Sekundäreinrichtung (122) kommunikativ verbunden ist und so programmiert ist, daß sie Statusinformationen von der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung empfängt und bei Empfang von Statusinformationen, die anzeigen, daß die redundante Haupteinrichtung im Begriff ist, funktionsunfähig zu werden oder funktionsunfähig ist, die redundante Haupteinrichtung veranlasst, im Reservemodus zu arbeiten, und die redundante Sekundäreinrichtung, im aktiven Modus zu arbeiten.Process control system according to one of the preceding claims, in particular according to claim 2, further comprising a control device connected to the redundant main device ( 120 ) and the redundant secondary device ( 122 ) is communicatively coupled and programmed to receive status information from the main redundant device and the redundant secondary device, and upon receipt of status information indicating that the redundant master device is about to become inoperative or inoperable, causes the redundant master device; to work in reserve mode and the redundant secondary to work in active mode. Prozeßsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung (120) und die redundante Sekundäreinrichtung (122) durch eine Kommunikationsverbindung (140) außerhalb des Busses kommunikativ miteinander verbunden sind und die redundante Haupteinrichtung so programmiert ist, daß sie Statusinformationen, die angeben, daß die redundante Haupteinrichtung im Begriff ist, funktionsunfähig zu werden oder funktionsunfähig ist, an die redundante Sekundäreinrichtung über die Kommunikationsverbindung (140) überträgt.Process control system according to one of the preceding claims, in particular according to claim 2, characterized in that the redundant main device ( 120 ) and the redundant secondary device ( 122 ) by a communication link ( 140 ) are communicatively coupled to each other outside the bus and the redundant master device is programmed to provide status information indicating that the redundant master is about to become inoperable or inoperable to the redundant secondary device via the communications link (5). 140 ) transmits. Prozeßsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Veröffentlichungspuffer (136) der redundanten Sekundäreinrichtung (122) im Reservemodus über den Bus (110) empfangene Mitteilungen der redundanten Haupteinrichtung (120) speichert.Process control system according to claim 1, characterized in that the publication buffer ( 136 ) of the redundant secondary device ( 122 ) in reserve mode via the bus ( 110 ) received messages of the redundant main facility ( 120 ) stores. Prozeßsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung so programmiert sind, daß sie Mitteilungen verarbeiten, die die eindeutige Adresse mindestens einer Einrichtung aufweisen, und die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung Mitteilungen empfangen und verarbeiten, welche die eindeutige Adresse der mindestens einen Einrichtung aufweisen, während sie in dem aktiven Modus und in dem Reservemodus arbeiten.A process control system according to any one of the preceding claims, in particular claim 1, characterized in that the main redundant device and the redundant secondary device are programmed to process messages having the unique address of at least one device and the redundant main device and the redundant secondary device messages receive and process the unique address of the at least one Have facility while working in the active mode and in the reserve mode. Prozeßsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus (110) einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste und der zweite Abschnitt jeweils mindestens eine mit diesem in Kommunikationsverbindung stehende Einrichtung haben, wobei die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung parallel zueinander und in Reihe zwischen den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt des Busses (110) in Kommunikationsverbindung geschaltet sind.Process control system according to one of the preceding claims, in particular according to claim 1, characterized in that the bus ( 110 ) has a first portion and a second portion, the first and second portions each having at least one device in communication therewith, the redundant main device and the redundant secondary device parallel to each other and in series between the first portion and the second portion of the second portion Buses ( 110 ) are connected in communication connection. Prozeßsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung (120) und die redundante Sekundäreinrichtung (122) durch eine Kommunikationsverbindung (140) außerhalb des Busses (110) kommunikativ miteinander verbunden sind.Process control system according to one of the preceding claims, in particular according to claim 1, characterized in that the redundant main device ( 120 ) and the redundant secondary device ( 122 ) by a communication link ( 140 ) outside the bus ( 110 ) are communicatively connected with each other. Prozeßsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung (120) und die redundante Sekundäreinrichtung (122) so konfiguriert sind, daß sie die Anwesenheit jeweils der anderen redundanten Haupteinrichtung beziehungsweise redundanten Sekundäreinrichtung erfassen und bestimmen, welche der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung in dem aktiven Modus arbeiten wird und welche in dem Reservemodus arbeiten wird.Process control system according to one of the preceding claims, in particular according to claim 1, characterized in that the redundant main device ( 120 ) and the redundant secondary device ( 122 ) are configured to detect the presence of each of the other redundant secondary device and determine which of the redundant main device and the redundant secondary device will operate in the active mode and which will operate in the backup mode. Prozeßsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen mit dem Bus (110) über Slots in Kommunikationsverbindung stehen, wobei das System ferner aufweist: einen ersten Slot (156), der die redundante Haupteinrichtung (120) mit dem Bus (110) in Kommunikationsverbindung bringt; und einen zweiten Slot (157), der die redundante Sekundäreinrichtung (122) mit dem Bus (110) in Kommunikationsverbindung bringt; wobei die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung so konfiguriert sind, daß sie basierend auf der Feststellung, daß die redundante Haupteinrichtung mit dem ersten Slot (156) verbunden ist, feststellen, daß die redundante Haupteinrichtung mit dem ersten Slot (156) verbunden ist und in dem aktiven Modus arbeitet, und basierend auf der Feststellung, daß die redundante Sekundäreinrichtung (122) mit dem zweiten Slot (157) verbunden ist, feststellen, daß die redundante Sekundäreinrichtung mit dem zweiten Slot (157) verbunden ist und in dem Reservemodus arbeitet.Process control system according to one of the preceding claims, in particular according to claim 1, characterized in that the devices are connected to the bus ( 110 ) are in communication via slots, the system further comprising: a first slot ( 156 ), which is the main redundant facility ( 120 ) by bus ( 110 ) brings into communication connection; and a second slot ( 157 ), the redundant secondary device ( 122 ) by bus ( 110 ) brings into communication connection; wherein the redundant main device and the redundant secondary device are configured to be based on the determination that the redundant main device is connected to the first slot (12). 156 ), determine that the redundant main device is connected to the first slot ( 156 ) and operates in the active mode, and based on the determination that the redundant secondary device (16) 122 ) with the second slot ( 157 ), determine that the redundant secondary device is connected to the second slot ( 157 ) and works in the reserve mode. Prozeßsteuersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Slot jeweils eine Vielzahl von Kontaktstiften umfassen, die die erste und die zweite redundante Einrichtung jeweils mit dem ersten und dem zweiten Slot verbinden, wobei jeder Kontaktstift einen zugehörigen Spannungspegel hat, wodurch die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung bestimmen, daß die redundante Haupteinrichtung mit dem ersten Slot (156) verbunden ist und die redundante Sekundäreinrichtung mit dem zweiten Slot (157) verbunden ist, und zwar auf der Basis der Spannungspegel der Kontaktstifte.Process control system of claim 11, characterized in that the first and the second slot each comprise a plurality of contact pins which connect the second redundant means respectively to the first and the second slot, each contact pin having an associated voltage level, the first and whereby the redundant main device and the redundant secondary device determine that the redundant main device with the first slot ( 156 ) and the redundant secondary device with the second slot ( 157 ), based on the voltage levels of the contact pins. Prozeßsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, ferner enthaltend eine Host-Einrichtung, die eine Anzeige aufweist, die mit dem Bus in Kommunikationsverbindung steht, wobei die Host-Einrichtung so konfiguriert ist, daß sie die Anwesenheit der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung erfaßt, den Betrieb der redundanten Haupteinrichtung in dem aktiven Modus und den Betrieb der redundanten Sekundäreinrichtung in dem Reservemodus erfasst, und auf der Anzeige der Host-Einrichtung die Anwesenheit der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung, den Betrieb der redundanten Haupteinrichtung in dem aktiven Modus und den Betrieb der redundanten Sekundäreinrichtung in dem Reservemodus anzeigt.A process control system according to any one of the preceding claims, in particular claim 1, further comprising host means having a display in communication with the bus, the host means being configured to detect the presence of the redundant master and the processor detected redundant secondary device detects the operation of the redundant main device in the active mode and the operation of the redundant secondary device in the reserve mode, and on the display of the host device, the presence of the redundant main device and the redundant secondary device, the operation of the redundant main device in the active Mode and the operation of the redundant secondary device in the reserve mode. Prozeßsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die virtuelle Veröffentlichungsadresse eine der ersten eindeutigen Adresse und der zweiten eindeutigen Adresse ist.Process control system according to one of the preceding claims, in particular according to claim 1, characterized in that the virtual publication address is one of the first unique address and the second unique address. Prozeßsteuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung I/O-Einrichtungen sind.Process control system according to one of the preceding claims, in particular according to claim 1, characterized in that the redundant main device and the redundant secondary device are I / O devices. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen einer virtuellen I/O-Einrichtung innerhalb eines Prozeßsteuersystems zur Kommunikation in einem Prozeßsteuernetz, das eine Vielzahl von Einrichtungen umfaßt, die über einen Bus in Kommunikationsverbindung stehen, wobei jede der redundanten Einrichtungen eine eindeutige Adresse hat und in der Lage ist, über den Bus zu kommunizieren, wobei das Verfahren aufweist: Konfigurieren einer redundanten Haupteinrichtung, die eine erste eindeutige Adresse hat, und einer redundanten Sekundäreinrichtung, die eine zweite eindeutige Adresse hat, so daß sie Mitteilungen über den Bus übertragen, die eine virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, wobei der Bus mit der Haupteinrichtung, mit der Sekundäreinrichtung und mit mindestens einer Empfangseinrichtung verbunden ist; Betreiben der redundanten Haupteinrichtung in einem aktiven Modus, in dem die redundante Haupteinrichtung Mitteilungen über den Bus überträgt, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, wobei die Haupteinrichtung einen Veröffentlichungspuffer und einen Teilnehmerpuffer aufweist; Betreiben der redundanten Sekundäreinrichtung in einem Reservemodus, in dem die redundante Sekundäreinrichtung keine Mitteilungen über den Bus überträgt, wobei die Sekundäreinrichtung einen Veröffentlichungspuffer und einen Teilnehmerpuffer aufweist; und Empfangen von Mitteilungen, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, an mindestens einer Empfangseinrichtung, die zum Verarbeiten von Mitteilungen, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, konfiguriert ist, und Speichern von empfangenen Mitteilungen der Haupteinrichtung in dem Veröffentlichungspuffer der Sekundäreinrichtung, wenn die Sekundäreinrichtung im Reservemodus betrieben wird.A method of implementing redundant means of a virtual I / O device within a process control system for communicating in a process control network comprising a plurality of devices in communication communication over a bus, each of the redundant devices having and being able to have a unique address is to communicate over the bus, the method comprising: configuring a redundant main device having a first unique address and a redundant secondary device having a second unique address to transmit messages over the bus, which is a virtual publication address , wherein the bus with the main device, with the secondary device and is connected to at least one receiving device; Operating the redundant host in an active mode in which the redundant host transmits messages over the bus having the publish virtual address, the host including a publishing buffer and a subscriber buffer; Operating the redundant secondary in a spare mode in which the redundant secondary does not transmit messages over the bus, the secondary having a publishing buffer and a subscriber buffer; and receiving messages having the virtual publication address at at least one receiving device configured to process messages having the virtual publication address, and storing received messages of the main device in the publishing buffer of the secondary device when the secondary device operates in the spare mode becomes. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz gemäß Anspruch 16, ferner aufweisend den Schritt des Konfigurierens der redundanten Sekundäreinrichtung in der Weise, daß sie in dem aktiven Modus arbeitet, wenn die redundante Haupteinrichtung funktionsunfähig ist.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to claim 16, further comprising the step of configuring the redundant secondary device to operate in the active mode when the redundant main device is inoperative. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz gemäß Anspruch 16 oder 17, ferner aufweisend den Schritt des Konfigurierens der redundanten Sekundäreinrichtung in der Weise, daß sie basierend auf der Tatsache, daß die redundante Haupteinrichtung keine Mitteilungen auf dem Bus überträgt, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, feststellt, daß die redundante Haupteinrichtung funktionsunfähig ist.A method for implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to claim 16 or 17, further comprising the step of configuring the redundant secondary device to transmit based on the fact that the redundant master does not transmit messages on the bus having the virtual publication address, determines that the main redundant device is inoperative. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz nach einem der Ansprüche 16 bis 18, ferner aufweisend: Übertragen von Statusinformationen auf dem Bus, die angeben, daß die redundante Haupteinrichtung im Begriff ist, betriebsunfähig zu werden oder betriebsunfähig ist, von der redundanten Haupteinrichtung in einer Mitteilung, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweist, während die redundante Haupteinrichtung in dem aktiven Modus arbeitet; Konfigurieren der redundanten Sekundäreinrichtung, so daß sie die Mitteilungen, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, verarbeitet; und Veranlassen der redundanten Sekundäreinrichtung, im aktiven Modus zu arbeiten, und zwar nach Erhalt der Mitteilung, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse und die Statusinformation aufweist.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to any one of claims 16 to 18, further comprising: Transmitting status information on the bus indicating that the redundant master is about to become inoperable or inoperable from the redundant master in a message having the virtual publication address while the redundant master is operating in the active mode; Configuring the redundant secondary device to process the messages having the publish virtual address; and Causing the redundant secondary to operate in the active mode upon receipt of the message containing the publication virtual address and the status information. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz nach einem der Ansprüche 16 bis 19, ferner enthaltend: Herstellen einer Kommunikationsverbindung der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung durch eine Kommunikationsverbindung außerhalb des Busses; und Übertragen von Statusinformationen, die angeben, daß diejenige der redundanten Haupteinrichtung oder der redundanten Sekundäreinrichtung, die im aktiven Modus arbeitet, im Begriff ist, funktionsunfähig zu werden oder funktionsunfähig ist, von derjenigen der redundanten Haupteinrichtung oder der redundanten Sekundäreinrichtung, die im aktiven Modus arbeitet, an die andere der redundanten Haupteinrichtung oder der redundanten Sekundäreinrichtung über die Kommunikationsverbindung.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to any one of claims 16 to 19, further comprising: Establishing a communication connection of the redundant main device and the redundant secondary device through a communication connection outside the bus; and Transmitting status information indicating that the one of the main redundant device or the redundant secondary device operating in the active mode is about to become inoperative or inoperable from that of the main redundant device or the redundant secondary device operating in the active mode, to the other of the main redundant device or the redundant secondary device via the communication link. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz gemäß Anspruch 16, gekennzeichnet durch das Speichern von Mitteilungen, die über den Bus empfangen werden, in dem Teilnehmerpuffer der redundanten Sekundäreinrichtung.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to claim 16, characterized by storing messages received over the bus in the subscriber buffer of the redundant secondary device. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz nach einem der Ansprüche 16 bis 21, ferner umfassend: Konfigurieren der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung in der Weise, daß sie Mitteilungen verarbeiten, die die eindeutige Adresse mindestens einer Einrichtung aufweisen; Empfangen der Mitteilungen, welche die eindeutige Adresse der mindestens einen Einrichtung aufweisen; und Verarbeiten der Mitteilungen, welche die eindeutige Adresse der mindestens einen Einrichtung aufweisen, in der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung, während sie in dem aktiven Modus und in dem Reservemodus arbeiten.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to any one of claims 16 to 21, further comprising: Configuring the redundant master and the redundant secondary to process messages having the unique address of at least one device; Receiving the messages having the unique address of the at least one device; and Processing the messages having the unique address of the at least one device in the main redundant device and the redundant secondary device while operating in the active mode and the backup mode. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste und der zweite Abschnitt jeweils mindestens eine mit dem Bus in Kommunikationsverbindung stehende Einrichtung haben, wobei das Verfahren ferner das Herstellen einer Kommunikationsverbindung zwischen der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung parallel zueinander und in Reihe zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Busses umfasst.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to any one of claims 16 to 22, characterized in that the bus has a first portion and a second portion, the first and second portions each communicating at least one of them with the bus wherein the method further comprises establishing a communication connection between the main redundant device and the redundant secondary device parallel to each other and in series between the first section and the second section of the bus. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz nach einem der Ansprüche 16 bis 23, ferner umfassend das Herstellen einer Kommunikationsverbindung zwischen der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung durch eine Kommunikationsverbindung außerhalb des Busses.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network as recited in any of claims 16 to 23, further comprising establishing a communication connection between the main redundant device and the redundant secondary device through a communication link outside the bus. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz nach einem der Ansprüche 16 bis 24, ferner umfassend: Konfigurieren der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung, so daß sie die Verbindung der anderen der redundanten Haupteinrichtung beziehungsweise redundanten Sekundäreinrichtung erfassen; Erfassen an der redundanten Haupteinrichtung die Verbindung der redundanten Sekundäreinrichtung und an der redundanten Sekundäreinrichtung die Verbindung der redundanten Haupteinrichtung; Veranlassen der redundanten Haupteinrichtung, in dem aktiven Modus zu arbeiten, basierend auf der Verbindung der redundanten Sekundäreinrichtung; und Veranlassen der redundanten Sekundäreinrichtung, in dem Reservemodus zu arbeiten, basierend auf der Verbindung der redundanten Haupteinrichtung.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to any one of claims 16 to 24, further comprising: Configuring the redundant main device and the redundant secondary device to detect the connection of the other of the redundant main device and the redundant secondary device, respectively; Detecting at the redundant main device the connection of the redundant secondary device and at the redundant secondary device the connection of the redundant main device; Causing the redundant master to operate in the active mode based on the connection of the redundant secondary device; and Causing the redundant secondary to operate in the spare mode based on the connection of the redundant main. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz nach einem der Ansprüche 16 bis 25, bei welchem die Einrichtungen mit dem Bus über Slots in Kommunikationsverbindung stehen, wobei das Verfahren ferner aufweist: Herstellen einer Kommunikationsverbindung zwischen der redundanten Haupteinrichtung mit dem Bus über einen ersten Slot; Herstellen einer Kommunikationsverbindung zwischen der redundanten Sekundäreinrichtung mit dem Bus über einen zweiten Slot; Veranlassen der redundanten Haupteinrichtung, die Verbindung mit dem Bus über den ersten Slot festzustellen und basierend auf der Feststellung, daß die redundante Haupteinrichtung mit dem Bus über den ersten Slot verbunden ist, in dem aktiven Modus zu arbeiten; und Veranlassen der redundanten Sekundäreinrichtung, die Verbindung mit dem Bus über den zweiten Slot festzustellen und basierend auf der Feststellung, daß die redundante Sekundäreinrichtung mit dem Bus über den zweiten Slot verbunden ist, in dem Reservemodus zu arbeiten.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to any of claims 16 to 25, wherein the devices are in communication with the bus via slots, the method further comprising: Establishing a communication connection between the redundant main device and the bus via a first slot; Establishing a communication link between the redundant secondary device and the bus via a second slot; Causing the redundant master to establish communication with the bus via the first slot and to operate in the active mode based on the determination that the redundant host is connected to the bus via the first slot; and Causing the redundant secondary to determine the connection to the bus via the second slot and to operate in the spare mode based on the determination that the redundant secondary is connected to the bus via the second slot. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz nach Anspruch 26, bei welchem der erste und der zweite Slot jeweils eine Vielzahl von Kontaktstiften aufweisen, die die erste und die zweite redundante Einrichtung jeweils mit dem ersten und dem zweiten Slot verbinden, wobei jeder Kontaktstift einen zugehörigen Spannungspegel hat, wobei das Verfahren ferner aufweist: Feststellen auf der Basis der Spannungspegel der Kontaktstifte des ersten Slots, daß die redundante Haupteinrichtung mit dem Bus über den ersten Slot verbunden ist; und Feststellen auf der Basis der Spannungspegel der Kontaktstifte des zweiten Slots, daß die redundante Sekundäreinrichtung mit dem Bus über den zweiten Slot verbunden.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network as recited in claim 26, wherein each of the first and second slots has a plurality of contact pins connecting the first and second redundant devices to the first and second slots, respectively each pin has an associated voltage level, the method further comprising: Determining, based on the voltage levels of the contact pins of the first slot, that the redundant main device is connected to the bus via the first slot; and Determining, based on the voltage levels of the contact pins of the second slot, that the redundant secondary device is connected to the bus via the second slot. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz nach einem der Ansprüche 16 bis 27, bei welchem eine Host-Einrichtung, die eine Anzeige hat, mit dem Bus in Kommunikationsverbindung steht, wobei das Verfahren ferner aufweist: Erfassen der Anwesenheit der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung, des Betriebs der redundanten Haupteinrichtung in dem aktiven Modus und des Betriebs der redundanten Sekundäreinrichtung in dem Reservemodus in der Host-Einrichtung; und Anzeigen auf der Anzeige der Host-Einrichtung von Hinweisen auf die Anwesenheit der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung, den Betrieb der redundanten Haupteinrichtung in dem aktiven Modus und den Betrieb der redundanten Sekundäreinrichtung in dem Reservemodus.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to any of claims 16 to 27, wherein a host device having an indication is in communication with the bus, the method further comprising: Detecting the presence of the redundant master and the redundant secondary, the operation of the redundant master in the active mode, and the operation of the redundant secondary in the backup mode in the host device; and Indications on the display of the host device of indications of the presence of the redundant main device and the redundant secondary device, the operation of the redundant main device in the active mode and the operation of the redundant secondary device in the reserve mode. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die virtuelle Veröffentlichungsadresse eine der ersten eindeutigen Adresse und der zweiten eindeutigen Adresse ist.A method of implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to any one of claims 16 to 28, characterized in that the publication virtual address is one of the first unique address and the second unique address. Verfahren zur Implementierung von redundanten Einrichtungen innerhalb eines Prozeßsteuersystems in einem Prozeßsteuernetz nach einem der Ansprüche 16 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung I/O-Einrichtungen sind.Method for implementing redundant devices within a process control system in a process control network according to one of Claims 16 to 29, characterized in that the main redundant device and the redundant secondary device are I / O devices. Redundantes Einrichtungspaar einer virtuellen I/O-Einrichtung (130) in einem Prozeßsteuernetz, das eine Vielzahl von Einrichtungen hat, die über einen Bus in Kommunikationsverbindung stehen, wobei jede der Vielzahl der Einrichtungen eine eindeutige Adresse hat und in der Lage ist, über den Bus zu kommunizieren, mindestens eine der Vielzahl der Einrichtungen so programmiert ist, daß sie auf dem Bus veröffentlichte Mitteilungen, welche eine virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, verarbeitet, wobei das redundante Einrichtungspaar aufweist: eine redundante Haupteinrichtung (120) der virtuellen I/O-Einrichtung (130) mit einer ersten eindeutigen Adresse, die mit dem Bus (110) kommunikativ verbunden ist und so programmiert ist, daß sie Mitteilungen auf dem Bus veröffentlicht, die die virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, und mit einem Veröffentlichungspuffer (132) und einem Teilnehmerpuffer (134); und eine redundante Sekundäreinrichtung (122) der virtuellen I/O-Einrichtung (130) mit einer zweiten eindeutigen Adresse, die mit dem Bus kommunikativ verbunden ist und so programmiert ist, daß sie Mitteilungen auf dem Bus veröffentlicht, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen, und mit einem Veröffentlichungspuffer (136) und einem Teilnehmerpuffer (138); wobei die redundante Haupteinrichtung in einem aktiven Modus arbeitet, in dem die redundante Haupteinrichtung Mitteilungen für mindestens eine der Vielzahl der Einrichtungen auf dem Bus überträgt, und die redundante Sekundäreinrichtung in einem Reservemodus arbeitet, in dem die Sekundäreinrichtung keine Mitteilungen auf dem Bus überträgt; wobei der Veröffentlichungspuffer (136) der Sekundäreinrichtung (122) in dem Reservemodus empfangene Mitteilungen der Haupteinrichtung (120) speichert.Redundant device pair of a virtual I / O device ( 130 ) in a process control network having a plurality of devices communicatively connected via a bus, each of the plurality of devices having a unique address and being capable of communicating over the bus, at least one of the plurality of devices so programmed is that she is on the Bus published messages having a virtual publication address, the redundant device pair comprising: a redundant main device ( 120 ) of the virtual I / O device ( 130 ) with a first unique address associated with the bus ( 110 ) is communicatively connected and programmed to publish messages on the bus having the virtual publication address and a publication buffer ( 132 ) and a participant buffer ( 134 ); and a redundant secondary device ( 122 ) of the virtual I / O device ( 130 ) having a second unique address communicatively coupled to the bus and programmed to publish messages on the bus having the virtual publication address and a publication buffer ( 136 ) and a participant buffer ( 138 ); wherein the redundant main device operates in an active mode in which the redundant main device transmits messages for at least one of the plurality of devices on the bus, and the redundant secondary device operates in a back-up mode in which the secondary device does not transmit messages on the bus; where the publication buffer ( 136 ) of secondary equipment ( 122 ) messages received in the reserve mode from the main facility ( 120 ) stores. Redundantes Einrichtungpaar nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Sekundäreinrichtung in dem aktiven Modus arbeitet, wenn die redundante Haupteinrichtung funktionsunfähig ist.A redundant device pair according to claim 31, characterized in that the redundant secondary means operates in the active mode when the redundant main means is inoperative. Redundantes Einrichtungpaar nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Sekundäreinrichtung feststellt, daß die redundante Haupteinrichtung funktionsunfähig ist, wenn die redundante Haupteinrichtung keine Mitteilungen auf dem Bus überträgt, welche die virtuelle Veröffentlichungsadresse aufweisen.A redundant device pair according to claim 31 or 32, characterized in that said redundant secondary means determines that said redundant main device is inoperative when said redundant main device does not transmit messages on said bus having said virtual publication address. Redundantes Einrichtungpaar nach einem der Ansprüche 31 bis 33, ferner aufweisend eine Steuereinrichtung, die mit der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung kommunikativ verbunden ist und so programmiert ist, daß sie Statusinformationen von der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung empfängt und bei Empfang von Statusinformationen, die anzeigen, daß die redundante Haupteinrichtung im Begriff ist, funktionsunfähig zu werden oder funktionsunfähig ist, die redundante Haupteinrichtung veranlasst, im Reservemodus zu arbeiten, und die redundante Sekundäreinrichtung, im aktiven Modus zu arbeiten.A redundant device pair according to any one of claims 31 to 33, further comprising a controller communicatively coupled to the main redundant device and the redundant secondary device and programmed to receive status information from the main redundant device and the redundant secondary device and upon receipt of status information, indicating that the redundant master is about to become inoperative or inoperative, causing the redundant master to operate in stand-by mode, and the redundant secondary to operate in active mode. Redundantes Einrichtungpaar nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung durch eine Kommunikationsverbindung (140) außerhalb des Busses kommunikativ miteinander verbunden sind und die redundante Haupteinrichtung so programmiert ist, daß sie Statusinformationen, die angeben, daß die redundante Haupteinrichtung im Begriff ist, funktionsunfähig zu werden oder funktionsunfähig ist, an die redundante Sekundäreinrichtung über die Kommunikationsverbindung (140) überträgt.Redundant device pair according to one of Claims 31 to 34, characterized in that the redundant main device and the redundant secondary device are connected by a communication link ( 140 ) are communicatively coupled to each other outside the bus and the redundant master device is programmed to provide status information indicating that the redundant master is about to become inoperable or inoperable to the redundant secondary device via the communications link (5). 140 ) transmits. Redundantes Einrichtungpaar nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Veröffentlichungspuffer der redundanten Sekundäreinrichtung im Reservemodus über einen Bus empfangene Mitteilungen der redundanten Haupteinrichtung speichert.Redundant device pair according to claim 31, characterized in that the publication buffer of the redundant secondary device stores in reserve mode via a bus received messages of the redundant main device. Redundantes Einrichtungpaar nach einem der Ansprüche 31 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung so programmiert sind, daß sie Mitteilungen verarbeiten, die die eindeutige Adresse mindestens einer Einrichtung aufweisen, und die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung Mitteilungen empfangen und verarbeiten, welche die eindeutige Adresse mindestens einer Einrichtung aufweisen, während sie in dem aktiven Modus und in dem Reservemodus arbeiten.A redundant device pair according to any one of claims 31 to 36, characterized in that the main redundant device and the redundant secondary device are programmed to process messages having the unique address of at least one device, and the redundant main device and the redundant secondary device receive messages and process having the unique address of at least one device while operating in the active mode and in the spare mode. Redundantes Einrichtungpaar nach einem der Ansprüche 31 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus (110) einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt enthält, wobei der erste und der zweite Abschnitt jeweils mindestens eine mit diesen in Kommunikationsverbindung stehende Einrichtung aufweisen, wobei die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung parallel zueinander und in Reihe zwischen den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt des Busses (110) in Kommunikationsverbindung geschaltet sind.Redundant device pair according to one of Claims 31 to 37, characterized in that the bus ( 110 a first portion and a second portion, the first and second portions each having at least one communicating means in communication therewith, the redundant main and redundant secondary means being parallel to each other and in series between the first portion and the second portion of the first portion Buses ( 110 ) are connected in communication connection. Redundantes Einrichtungpaar nach einem der Ansprüche 31 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung durch eine Kommunikationsverbindung (140) außerhalb des Busses (110) kommunikativ miteinander verbunden sind.Redundant device pair according to one of Claims 31 to 38, characterized in that the redundant main device and the redundant secondary device are connected by a communication link ( 140 ) outside the bus ( 110 ) are communicatively connected with each other. Redundantes Einrichtungpaar nach einem der Ansprüche 31 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung so konfiguriert sind, daß sie die Anwesenheit jeweils der anderen redundanten Haupteinrichtung beziehungsweise redundanten Sekundäreinrichtung erfassen und bestimmen, welche der redundanten Haupteinrichtung und der redundanten Sekundäreinrichtung in dem aktiven Modus arbeiten wird und welche in dem Reservemodus arbeiten wird.A redundant device pair according to any one of claims 31 to 39, characterized in that the redundant main device and the redundant secondary device are configured to detect the presence of each of the other redundant main device and redundant secondary device and determine which of the redundant main device and the redundant secondary device in the active mode will work and which will work in reserve mode. Redundantes Einrichtungpaar nach einem der Ansprüche 31 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung (120) mit dem Bus (110) über einen ersten Slot (156) in Kommunikationsverbindung steht und die redundante Sekundäreinrichtung (122) mit dem Bus (110) über einen zweiten Slot (157) in Kommunikationsverbindung steht, wobei die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung so konfiguriert sind, daß sie basierend auf der Feststellung, daß die redundante Haupteinrichtung mit dem ersten Slot (156) verbunden ist, bestimmen, daß die redundante Haupteinrichtung mit dem ersten Slot (156) verbunden ist und in dem aktiven Modus arbeitet, und basierend auf der Feststellung, daß die redundante Sekundäreinrichtung (122) mit dem zweiten Slot (157) verbunden ist, bestimmen, daß die redundante Sekundäreinrichtung mit dem zweiten Slot (157) verbunden ist und in dem Reservemodus arbeitet.Redundant device pair according to one of Claims 31 to 40, characterized in that the redundant main device ( 120 ) by bus ( 110 ) via a first slot ( 156 ) is in communication connection and the redundant secondary device ( 122 ) by bus ( 110 ) via a second slot ( 157 ), wherein the redundant main device and the redundant secondary device are configured to be based on the determination that the redundant main device is connected to the first slot (12). 156 ) determines that the redundant main device is connected to the first slot ( 156 ) and operates in the active mode, and based on the determination that the redundant secondary device (16) 122 ) with the second slot ( 157 ) determines that the redundant secondary device is connected to the second slot ( 157 ) and works in the reserve mode. Redundantes Einrichtungpaar nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Slot jeweils eine Vielzahl von Kontaktstiften aufweisen, die die erste und die zweite redundante Einrichtung jeweils mit dem ersten und dem zweiten Slot verbinden, wobei jeder Kontaktstift einen zugehörigen Spannungspegel hat, wodurch die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung bestimmen, daß die redundante Haupteinrichtung mit dem ersten Slot (156) verbunden ist und die redundante Sekundäreinrichtung mit dem zweiten Slot (157) verbunden ist, und zwar auf der Basis der Spannungspegel der Kontaktstifte.A redundant device pair according to claim 41, characterized in that said first and second slots each comprise a plurality of pins connecting said first and second redundant means respectively to said first and second slots, each pin having an associated voltage level the redundant main device and the redundant secondary device determine that the redundant main device with the first slot ( 156 ) and the redundant secondary device with the second slot ( 157 ), based on the voltage levels of the contact pins. Redundantes Einrichtungpaar nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die virtuelle Veröffentlichungsadresse eine der ersten eindeutigen Adresse und der zweiten eindeutigen Adresse ist.A redundant device pair according to claim 31, characterized in that the virtual publication address is one of the first unique address and the second unique address. Redundantes Einrichtungpaar nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die redundante Haupteinrichtung und die redundante Sekundäreinrichtung I/O-Einrichtungen sind.Redundant device pair according to claim 31, characterized in that the redundant main device and the redundant secondary device are I / O devices. Redundantes Einrichtungpaar nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die redundante Sekundäreinrichtung (122) im Reservemodus zum Verarbeiten der über den Bus empfangenen Mitteilungen ausgebildet ist und für die Veröffentlichung der virtuellen Veröffentlichungsadresse der virtuellen Einrichtung vorgesehen ist.Redundant device pair according to claim 31, characterized in that the redundant secondary device ( 122 ) is in reserve mode for processing the messages received over the bus and is for publishing the virtual publication address of the virtual device. Redundantes Einrichtungpaar nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die redundante Sekundäreinrichtung (122) im Reservemodus zur Aufrechterhaltung der durch die redundante Haupteinrichtung (120) aufgebaute Kommunikationsverbindung ausgebildet ist.Redundant device pair according to claim 31, characterized in that the redundant secondary device ( 122 ) in the reserve mode for maintaining the data provided by the redundant main facility ( 120 ) constructed communication connection is formed.
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